潘一东矿高瓦斯煤层首采工作面瓦斯来源及瓦斯治理研究

摘要

淮南矿业集团潘一矿东区1252(1)工作面是西一盘区11-2煤层的首采工作面，也是13-1煤层的下保护层工作面。现场生产发现该工作面瓦斯涌出量巨大，达到110m3/min。为了找出工作面瓦斯涌出量较大的原因，保证1252(1)工作面安全高效生产，对该工作面瓦斯来源进行深入研究，进而制定出相应的瓦斯治理方案。
　　本论文采取理论分析、实验室实验以及现场工业性试验相结合的研究方法。现场对11-2煤层和13-1煤层的瓦斯基础参数进行测算，测定结果发现11-2煤层和13-1煤层的瓦斯含量高、瓦斯压力大、煤层透气性差，两个煤层的突出危险性都很高。在此基础上采用分源预测法对1252(1)综采工作面瓦斯涌出量进行预测，对工作面瓦斯涌出情况做到宏观掌握。为了研究1252(1)工作面推进过程中，顶板裂隙发育情况，在实验室进行相似模拟实验，得出采空区上覆岩层冒落带和裂隙带高度，实验发现沿上覆岩层裂隙已发展至13-1煤层顶板中，这种裂隙以离层裂隙为主，有利于13-1煤层的卸载作用。在现场，采用单元法和瓦斯涌出统计法对工作面瓦斯构成进行测算和分析，结果表明工作面瓦斯主要来源于煤壁和采空区（包括13-1煤层的卸压瓦斯），其中采空区瓦斯涌出比例平均在75％上下，临近层涌入的卸压瓦斯是工作面瓦斯涌出量巨大的重要原因。最后根据相似模拟结果和工作面瓦斯来源的研究成果，制定出本煤层和采空区同时抽采的瓦斯治理方案，除了回风排瓦斯外，采取了轨、运顺顺层钻孔预抽消突、地面钻井、底抽巷穿层钻孔、顶板走向钻孔、充填墙埋管相结合的瓦斯治理手段，抽采率达到88％，回风流中瓦斯浓度保持在0.35％左右，工作面和上隅角完全杜绝了瓦斯浓度超限现象，瓦斯治理效果显著。1252(1)首采工作面开采后，保护范围内的上邻近13-1煤层残余瓦斯压力0.47Mpa，残余瓦斯含量3.81 m3/t，突出危险性显著降低，首采面作为保护层开采取得良好效果。

目录

声明

摘要

引言

1 绪论

1．1 研究背景及意义

1．1．1 课题研究背景

1．1．2 课题研究意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 瓦斯来源的研究

1．2．2 矿井瓦斯涌出量预测的研究

1．2．3 瓦斯抽采研究状况

1．3 存在的主要问题

1．4 论文的主要内容及研究思路

2 综采工作面概况及瓦斯基础参数测定

2．1 工作面概况

2．1．1 工作面巷道布置

2．1．2 煤层及顶板状况

2．1．3 地质构造情况

2．1．4 水文地质情况

2．2 瓦斯基础参数测算

2．2．1 煤层瓦斯压力测定

2．2．2 煤层瓦斯含量测算

2．2．3 煤层透气性系数测定与计算

2．3 本章小结

3 综采工作面采空区裂隙场分布

3．1 采空区覆岩破坏规律

3．1．1 采动影响下采空区上覆岩层运动过程

3．1．2 采场上覆岩层“三带”

3．1．3 采动裂隙空间分布形态

3．2 综采工作面采动裂隙区相似模拟试验

3．2．1 相似材料模拟试验模型设计与制作

3．2．2 采动影响下围岩位移结果

3．2．3 采动影响下围岩破坏范围

3．3 小结

4 综采工作面瓦斯来源分析

4．1 综采工作面瓦斯来源及构成

4．1．1 综采工作面瓦斯来源

4．1．2 综采工作面瓦斯构成

4．2 综采工作面瓦斯涌出量预测

4．2．1 综采工作面瓦斯涌出量预测方法

4．2．2 1252(1)综采工作面瓦斯涌出量预测

4．3 1252(1)工作面实际瓦斯涌出情况

4．3．1 统计法研究1252(1)工作面瓦斯涌出情况

4．3．2 实际瓦斯涌出情况与分源预测法对比

4．4 本章小结

5 综采工作面瓦斯综合治理技术

5．1 本煤层瓦斯治理方法

5．1．1 Y型通风方式

5．1．2 顺层钻孔预抽

5．1．3 充填墙埋管抽采

5．1．4 顶板走向钻孔预抽

5．2 邻近层瓦斯治理方法

5．2．1 地面钻井抽采

5．2．2 1252(3)底抽巷穿层钻孔抽采

5．3 本章小结

．结论及展望

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

致谢

作者简介及读研期间主要科研成果