玉华煤矿厚煤层采动覆岩卸压瓦斯富集区识别及其应用研究

来源 :西安科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zlq5626
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
随着科技进步,煤矿基本实现自动化,高强度开采高瓦斯含量厚煤层也以常态出现,高强度开采导致本煤层充分卸压,导致瓦斯大量解吸成游离瓦斯,升浮-扩散到生产工作面、采空区以及隅角位置,造成部分区域瓦斯富集,瓦斯浓度超限,对生产工作面煤矿工人生命安全造成严重威胁。因此,通过研究分析煤层在采动后覆岩裂隙演化特征和卸压瓦斯运移机理并提出相应的治理措施,能够为煤矿安全生产提供积极的安全保障,并具有较高的经济、社会效益,从而达到煤及伴生资源安全、绿色和科学共采。为了科学、详细的研究分析厚煤层采动覆岩裂隙发育规律、裂隙场边界范围以及高浓卸压瓦斯在采动覆岩裂隙场富集特征,本文以玉华煤矿2407工作面为试验对象,依据经典的采动覆岩裂隙场理论及卸压瓦斯运移机理,采用高精度微震监测技术以及多功能的智能钻孔探测等方法,在现场对玉华煤矿厚煤层强采动覆岩卸压瓦斯富集区进行识别,并对其进行了效果检验。本文主要研究内容及成果如下:(1)根据理论分析,初步确定了厚煤层采动裂隙场的三维空间模型,分析了采空区瓦斯来源,确定了厚煤层采动裂隙场中卸压瓦斯的运移形态,明确了卸压瓦斯在裂隙场中富集特征为:卸压瓦斯扩散流动、卸压瓦斯纵向扩散升浮和水平瓦斯富集。(2)建立了厚煤层采动覆岩裂隙场。确定了裂隙场发育宽度、走向长度以及发育高度。优化了采场走向分区理论模型。在垂直方向上,利用微震表征覆岩裂隙带高度为85~105m。研究了采动覆岩裂隙周期演化机理、微震事件的空间动态演化特征,验证了试验工作面回风侧覆岩裂隙周期破断规律,并确定了冒落带高度范围19.7~24m。(3)优化拓展了厚煤层采动裂隙场中卸压瓦斯富集规律,将厚煤层采动裂隙场瓦斯富集区域可分为:瓦斯扩散流动区、竖向瓦斯升浮区和高浓瓦斯富集区。确定了卸压瓦斯富集区钻孔判别原则,构建了钻孔探测方案。沿着走向来看,回风侧卸压瓦斯经过扩散-升浮-富集到裂隙场中,具有滞后性,随采动影响在探测期间第一次周期来压步距内扩散升浮基本在瓦斯流动扩散区,第二次周期来压步距内,卸压瓦斯运移富集,瓦斯浓度增大比较明显。(4)根据识别的高浓瓦斯富集区,指导了现场高位走向大直径钻孔抽采瓦斯工程实践。工作面及回风瓦斯治理效果极佳,浓度均低于0.5%,保障了工作面安全高效的煤与瓦斯抽采。通过现场效果检验,研究结果为高浓瓦斯抽采钻孔终孔的确定提供有效的理论支持,并可以有效解决瓦斯涌出严重的问题。有利于井下工作人员的安全防护、控制工作面上隅角瓦斯浓度、抑制采空区瓦斯涌出以及瓦斯抽采成本的节约都有很大的现实意义。
其他文献
随着产品柔性化、定制化的生产模式快速发展,作为制造业智能装备的工业机器人,其单台独立运行的工作模式难以满足复杂零部件的焊接加工,因此,本文研究建立由工业机器人与变位机组成的协作焊接工作站。首先,在分析工业机器人与变位机之间的运动形式及其轨迹约束的基础上,建立了基于主从运动链的机器人协作焊接工作站耦合运动学模型,分别对工业机器人和变位机的运动学方程进行求解;基于最佳焊接效果的位姿要求,阐述了耦合运动
我国西部矿区煤炭资源丰富,但其生态环境脆弱,水资源匮乏,煤矿大规模高强度开采对部分地区地层结构、水资源和生态环境会造成不同程度的扰动破坏。因此研究采煤活动引起的上覆岩层破坏规律、地下水资源的影响程度对于煤炭资源合理开发及地下水资源保护具有重要意义。本文以榆神矿区某井田2-2煤、3-1煤开采为例,综合运用野外调查、资料收集整理、统计分析、理论公式计算、数值模拟和数学建模分析等方法对井田内水文地质特征
煤与瓦斯突出是制约下峪口煤矿安全生产的主要灾害,矿井主采的2#、3#煤层均为突出煤层,客观上2#煤层突出危险性小于3#煤层,可以作为上保护层开采。为保障下峪口煤矿安全高效生产,本文对矿井保护层开采瓦斯综合治理方案进行了研究。本文在调研下峪口煤矿瓦斯地质条件的基础上,分析了矿井煤层突出危险程度及保护层开采的可行性,选择2#煤层作为3#煤层的保护层。以23206、23208、23306采面为研究背景,
作为采煤机设备的关键零部件齿圈是保证采煤机动力传递的重要部分。在齿圈生产制造的过程中,要获得良好的耐磨性、抗疲劳强度和硬度,就需要对齿圈进行热处理,而渗氮是关键热处理之一。因此控制渗氮齿圈的质量和对齿圈的热处理工艺进行优化研究对提高齿圈的使用性能有着重要的意义。本文针对采煤机齿圈的热处理工艺进行研究分析,选用材料42CrMo钢,通过分析总结影响齿圈渗氮的质量因素,先建立三维模型并利用Deform对
煤田自热自燃现象一直是困扰世界主要产煤国家重大灾害问题。若将煤自燃产生的有害废热加以回收利用,不仅可以解决长期困扰矿区的煤自燃问题,同时也能将煤田热能进行再利用。热管移热降温是一种利用相变潜热来快速转移热量的过程。当热管插入煤堆时,通过煤堆内部氧化高温与外界环境温度差作为热管蒸发端起动热源,以使热管充分发挥相变连续移热特性,以实现煤堆降温的目的,同时在热电转换技术的作用下,将热管提取煤中的热量加以
煤层瓦斯突出严重 制约着煤矿的安全生产,而瓦斯预抽是保证煤矿安全生产的必要条件,钻探技术是解决瓦斯预抽的重要手段。由于碎软突出煤层质地较软、压力大,在钻孔施工后,造成孔壁坍塌、通道变形,导致瓦斯流通不畅,阻碍筛管下放,无法高效抽采利用瓦斯。本文以寺家庄煤矿为工程背景对碎软煤层筛管完孔技术进行优化,以期达到高效抽采瓦斯的目的。本文通过现场资料分析研究、理论分析及室内设计计算等研究方法,根据研究区地质
随着室内导航定位技术的兴起,使无人机在室内环境中的应用得到了前所未有的发展。与一般无人机相比,四旋翼无人机具有体积较小、机动灵活、操控简单、起飞方便等优点,可以代替人类执行室内目标搜索、有害气体信息检查等任务,在反恐侦查、灾后搜索与救援等领域具有广阔的应用前景。由于室内空间结构比较复杂,高度受限且障碍物较多,使无人机在室内自主导航时具有较大的挑战,而航迹规划作为无人机自主导航关键技术之一,现已成为
随着信息技术的不断发展,传统的二维图像信息己经不能完全满足社会发展的需要,人们对三维信息的需求日益迫切。近年来,利用图像恢复场景中物体三维结构的方法被广泛研究。其中,运动恢复结构(Structure From Motion,SFM)方法是当前研究的热点,它通过信息丰富、低成本的图像高效率地实现目标场景三维重建,但由于相机图像被遮挡、快速运动等干扰因素导致视觉关联度较弱,常常会影响三维重建工作的效率
我国煤层受多期构造史的影响,煤层内的断层、陷落柱、应力集中区和瓦斯等隐蔽致灾因素严重地影响了煤矿的安全高效开采,为了减少煤炭开采过程中灾害事故的发生,探明煤层的应力状态及瓦斯赋存情况则显得尤为重要。超声波探测技术具有方向性好、传播距离长、穿透性强和不易衰减的特征,十分适合用于煤层物探领域。为了得到清晰的煤层超声波物探反演规律,本文在超声波动学、岩石力学和渗流力学的相关理论基础上,从实验室分析、机理
采空区瓦斯涌出是导致上隅角瓦斯浓度超限的影响因素,对瓦斯在采空区内的运移规律进行研究,可以为防治瓦斯事故提供理论指导,优化改进抽采采空区瓦斯技术,提高生产安全度。通过采空区上覆岩层的垮落机理研究,建立了采空区内碎胀系数在底板平面处的分布公式,进而得到采空区内孔隙率的空间分布方程,通过使用UDF编译多孔介质中孔隙率、粘性阻力、惯性阻力参数与空间位置的经验公式,实现了孔隙率随空间位置连续变换的采空区模