收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

近距离煤层群采动裂隙场与瓦斯流动场耦合规律及防治技术研究

翟成  
【摘要】: 我国是世界上瓦斯灾害最为严重的国家之一,瓦斯是严重威胁煤矿安全生产的主要因素。尤其是近距离煤层群保护层开采后,由于层间距很小,保护层与被保护层之间的部分岩石裂缝是垂直层面的,离保护层一定距离内,这些裂缝能彼此贯通,直至与保护层采空区连通,提供了解吸瓦斯涌向保护层开采空间的通道,这就使得煤层透气性增大数十到数百倍,提高了瓦斯的排放能力。邻近层瓦斯大量涌出,更是给工作面瓦斯治理工作带来了困难。 本文通过实验室相似材料模拟试验对近距离煤层群采动裂隙场时空演化规律进行系统研究,在戊9,10煤层下铺设一层弹簧,通过弹力模拟下部戊9、10煤岩瓦斯压力对戊8煤向上的膨胀能,考察了下邻近层瓦斯压力高(1.5MPa)的情况下,顶底板岩层位移及裂隙场演化关系,解决了采动过程中的应力变化造成的底板位移不明显的问题。 采用针对非连续介质模拟的离散元数值计算程序UDEC3.0,模拟近距离煤层群上保护层开采过程中覆岩垮落动态发展过程,得出了底板和覆岩破裂移动规律,及随保护层工作面推进,被保护层煤体应力和变形分布特征。 近距离煤层群上部煤层开采后,煤层底板应力状态也经历一系列的变化过程,正常回采阶段底板岩体分别处于压缩一卸压膨胀—恢复阶段,且随着工作面的推进重复出现。煤层底板受开采矿压作用,岩层连续受到周期性破坏。在对近距离煤层群煤层底板破裂规律分析的基础上,提出了“底板导气破裂带”的概念,由于“底板导气破裂带”的存在,下部煤层的透气性将成百上千倍的提高,下部瓦斯将顺着裂隙进入上部空间。 在对上覆岩层回采工作面围岩应力分布、移动特征分为四区、三带的基础上,提出了针对近距离煤层群开采的“四区、四带”的模型。即水平方向各区为原始应力区、集中应力区、应力降低区、应力恢复区。近距离煤层群由上向下按其破坏程度可分为四个带,即冒落带、裂隙带、弯曲下沉带和底板破裂导气带。 通过理论分析和数值模拟,系统的将开采煤层和近距离煤层卸压储集和运移规律与采动覆岩移动、裂隙演化过程有机的结合起来,发现了近距离保护层开采过程中的煤岩体裂隙动态时空演化分布规律及瓦斯流动规律,揭示了近距离保护层开采上隅角瓦斯积聚原因。在前人研究成果的基础上,提出了“回”型圈的概念,即在一矩形框内存在有一定宽度的一环状的裂隙发育区域,而在裂隙圈的中部是离层裂隙是压实的。随着开采工作面的向前推进,顶板覆岩裂隙区要经过了卸压、失稳、起裂、张裂、裂隙萎缩、变小、吻合、封闭的演化过程;瓦斯储集也经过了通过裂隙流动网络进入裂隙区、集聚、饱和、溢出、压出等运输过程。“回”型裂隙圈是动态的,瓦斯运输和储集也是动态变化的。 采用Fluent流体模拟软件对几种不同工作面通风系统风流流场及瓦斯浓度分布规律进行了分析研究,在此基础上,提出了Y+Γ型工作面通风方式,揭示了Y+Γ型通风方式治理瓦斯的机理,推导出了专用瓦斯排放巷与工作面瓦斯允许浓度不一致时的配风量计算公式和主、辅助进风巷的配风比。 根据近距离煤层群采动裂隙场和瓦斯流动场的时空耦合规律,提出了高瓦斯近距离煤层群保护层瓦斯治理的新模式:即采用顶板走向钻孔抽放裂隙带瓦斯为高位治理措施;工作面Y+Γ型通风为中位措施;底板卸压层抽采卸压瓦斯为低位措施。高位、中位和低位措施配合实现近距离煤层群卸压瓦斯的“三位一体”的立体综合治理,实现了近距离煤层群安全开采的目的。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 刘书波;矿井瓦斯鉴定和风量计算方法的探讨[J];东北煤炭技术;1996年06期
2 祝新文;符斌;杨明;;东村矿炮采工作面瓦斯来源分析与防治[J];江西煤炭科技;2008年03期
3 殷秋朝;张小东;;利用瓦斯涌出量计算瓦斯含量的方法在大平矿的实践[J];煤矿安全;2007年09期
4 陈永让;安超军;;浅孔注水防治煤矿瓦斯[J];煤炭技术;2008年02期
5 王传志;;短孔注水治理采掘面瓦斯[J];水力采煤与管道运输;2011年02期
6 杨荣宽;;高突、复杂采煤工作面的安全生产管理[J];中州煤炭;2011年08期
7 程五一,王魁军,张建国;工作面相对瓦斯涌出量反序求解瓦斯含量的方法[J];矿业安全与环保;2000年05期
8 贺启录;;沿空留巷技术在高瓦斯采煤工作面的运用与思考[J];山西焦煤科技;2008年S1期
9 王培堂,任文善;预抽瓦斯对工作面瓦斯涌出量的影响分析[J];煤矿安全;1995年10期
10 崔强;韩顺风;白振峰;;突出煤层采面卸压带浅孔瓦斯抽放技术[J];中州煤炭;2010年08期
11 李曲,蔡之华,朱莉,赵云胜;基因表达式程序设计方法在采煤工作面瓦斯涌出量预测中的应用[J];应用基础与工程科学学报;2004年01期
12 温百根;;高瓦斯煤层群综采面瓦斯涌出分布规律[J];中国矿业;2008年09期
13 高锦雀;福建省煤田瓦斯含量分布和矿井瓦斯涌出规律分析[J];矿业安全与环保;1986年03期
14 ;确定煤层中瓦斯含量的新方法[J];煤炭科技;1999年01期
15 丹·布鲁纳,杰弗瑞·斯摩博,窦晓冬;采前瓦斯抽放定向钻进技术[J];中国煤层气;2005年02期
16 张宗伦;吴财芳;常兴民;崔立志;;梁北煤矿主采煤层瓦斯含量分布规律研究[J];煤炭工程;2006年07期
17 陈宏彬;宋青山;王宗明;丁剑;;突出煤层周期来压期间瓦斯涌出规律及治理[J];煤矿现代化;2007年01期
18 邹汝荣;;福建龙永矿区瓦斯含量及其地质控制因素分析[J];能源与环境;2007年01期
19 王恩营;;利用瓦斯涌出量计算瓦斯含量的方法及可靠性评价[J];煤矿开采;2007年02期
20 章立清;;基于遗传神经网络的煤层瓦斯含量预测[J];煤矿安全;2007年09期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 陈魁奎;宁超;黄波;;鹤壁六矿深部瓦斯涌出量预测[A];基于瓦斯地质的煤矿瓦斯防治技术[C];2009年
2 程根银;郭夕祥;齐黎明;李波;陈学习;陈绍杰;;姚桥矿瓦斯赋存规律及治理技术研究[A];中国职业安全健康协会2009年学术年会论文集[C];2009年
3 邹银辉;张庆华;;我国煤矿井下煤层瓦斯含量直接测定法的技术进展[A];中国煤炭学会煤矿安全专业委员会2009年学术研讨会论文集[C];2009年
4 赵丽娟;秦勇;段宏飞;;贵州省织金煤矿文家坝井田南段瓦斯赋存规律浅析[A];基于瓦斯地质的煤矿瓦斯防治技术[C];2009年
5 宁超;程昭斌;;平顶山十三矿瓦斯地质影响因素分析及瓦斯突出预测[A];瓦斯地质新进展[C];2001年
6 牟全斌;魏建平;李振幅;;告成井田地质构造特征与瓦斯赋存规律分析[A];瓦斯地质与瓦斯防治进展[C];2007年
7 宋志敏;曲艳伟;刁良勋;路金芳;;徐庄滑动构造特征及对瓦斯分布的影响分析[A];基于瓦斯地质的煤矿瓦斯防治技术[C];2009年
8 殷秋朝;李丰良;张安生;;煤层瓦斯含量综合分析及预测[A];基于瓦斯地质的煤矿瓦斯防治技术[C];2009年
9 由伟;;基于神经网络模型的瓦斯含量预测及其与影响因素问定量关系的分析[A];第3届全国煤炭工业生产一线青年技术创新文集[C];2008年
10 宋志敏;刁良勋;路金芳;;徐庄滑动构造特征及对瓦斯分布的影响分析[A];2008年全国瓦斯地质学术年会论文集[C];2008年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 翟成;近距离煤层群采动裂隙场与瓦斯流动场耦合规律及防治技术研究[D];中国矿业大学;2008年
2 李庆军;近距离煤层群开采煤层自燃预测研究[D];西安科技大学;2010年
3 李忠华;高瓦斯煤层冲击地压发生理论研究及应用[D];辽宁工程技术大学;2007年
4 高保彬;采动煤岩裂隙演化及其透气性能试验研究[D];北京交通大学;2010年
5 汪东生;近距离煤层群保护层开采瓦斯立体抽采防突理论与实验研究[D];中国矿业大学;2009年
6 高忠红;孤岛区域开采冲击与突出危险性耦合规律及预测技术研究[D];中国矿业大学(北京);2011年
7 易丽军;突出煤层密集钻孔瓦斯预抽实验室与数值试验研究[D];中国矿业大学;2008年
8 邢存恩;煤矿采掘工程动态可视化管理理论与应用研究[D];太原理工大学;2009年
9 李宗翔;高瓦斯易自燃采空区瓦斯与自燃耦合研究[D];辽宁工程技术大学;2007年
10 刘晓文;基于WSN的煤矿井下监控网络平台关键技术研究[D];中国矿业大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 周阴国;泡沫流体管流流动与传热的耦合规律研究[D];中国石油大学;2010年
2 唐耀才;鹤壁矿区严重突出矿井始突瓦斯含量研究[D];河南理工大学;2010年
3 朱祝龙;机械降温采煤工作面流体组织优化技术研究[D];武汉理工大学;2010年
4 代建兵;综掘工作面巷帮煤体瓦斯含量分布规律研究[D];河南理工大学;2011年
5 王正辉;采煤工作面自燃危险性评价方法[D];煤炭科学研究总院;2004年
6 王伟华;豫西二_1煤层瓦斯含量测定方法及区域预测的瓦斯含量指标临界值研究[D];河南理工大学;2011年
7 张书金;预抽条件下软、硬煤残余瓦斯含量差异性研究[D];河南理工大学;2011年
8 刘建雄;矿井采煤工作面瓦斯涌出规律研究[D];西安科技大学;2011年
9 陶云奇;采煤工作面瓦斯抽放技术研究[D];贵州大学;2006年
10 徐小马;李雅庄煤矿瓦斯涌出量预测及瓦斯涌出影响因素的研究[D];太原理工大学;2007年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 时海东 王建;科技催绽“效益花”[N];中国职工科技报;2008年
2 李树民;滴道盛和矿紧绷安全弦[N];鸡西日报;2008年
3 本报记者  于月光 通讯员  童钢令;龙矿集团深海采煤技术获新突破[N];中国工业报;2007年
4 劲松 安平;重煤首创预裂预抽瓦斯技术试验成功[N];中国企业报;2006年
5 宋欣本报记者 张启富;一块熊熊燃烧的煤[N];广安日报;2007年
6 潘林向东;南桐矿在大倾角防突工作面成功进行高档普采[N];经理日报;2007年
7 许翼鹏梁勇;祁东矿:无煤柱护巷开采工艺取得阶段性成果[N];经理日报;2008年
8 本报记者 孙晋勇 通讯员 郑向东;体验“尘埃落定”的感觉[N];中国煤炭报;2011年
9 杨玉涛孙佰忠 谢平 明珠;排查隐患 副矿长每月下井25天[N];经理日报;2007年
10 徐杰张茂秋 郭万全;以人为本聚合力 和谐发展谱新篇[N];中国贸易报;2007年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978