高瓦斯矿井采空区大直径高位钻孔瓦斯抽采技术研究 (1)

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1、太原理工大学硕士研究生学位论文高瓦斯矿井采空区大直径高位钻孑L瓦斯抽采技术研究摘要大直径钻孔是瓦斯抽采的发展趋势，也是今后高瓦斯综放工作面瓦斯抽采技术的研究重点。基于此，本文以沙曲矿为背景，对高瓦斯矿井大直径扇形高位钻孔瓦斯抽采技术进行了分析研究。利用Flac3D软件对该矿24207工作面采空区顶板覆岩的移动进行数值模拟，通过对z方向位移等值线进行分析，得知在采空区后方60m处覆岩移动即达到了平衡状态，并可清晰的判断主要关键层的位置分布在工作面上方18m及46m处。最终运用经验公式法计算出的冒落带

2、及裂隙带最大高度分别为16．88m和46．3m，利用关键层组合分析法计算出的冒落带及裂隙带高度分别为17．56m和44．96m，利用数值模拟分析法得出的结果为18m和50m。为尽量减少误差，取三者的平均值作为最终结果，即冒落带、裂隙带的的最大高度分别为17m和47m。系统的研究了“U”型、“U+L”、“Y”型通风情况下，采空区泄压瓦斯的运移规律和其在采空区空间的浓度分布特征。分析得知，相同条件下使用“Y”型通风工作面后方10m以内的上隅角瓦斯浓度在0．26％'---0．36％之间，仅为“U”型通风

3、时的1／8，“U+L”型通风时的3／4。对试验工作面回·采期间瓦斯涌出量进行预测，计算知仅依靠通风稀释瓦斯，回风流中的瓦斯浓度高达2．24％，进行瓦斯抽采势在必行。论述了钻孔抽采瓦斯的基本原理，推导了不稳定渗流及稳定渗流时钻孔周边压力分布公式。得出距离钻孔越远的点压力降越小，同一地点的压力太原理工大学硕士研究生学位论文降随着抽放时间的增加而减小的结论。并利用Fluent软件对影响钻孔抽放效果主要因素进行了详细分析，得知钻孔的抽放效果受抽放负压、钻孔孔径以及煤层的渗透率影响较大；钻孔的影响范围以及钻

4、孔的抽采量随着抽放负压的降低而增大；随着钻孔孔径的增大而增大；随着煤层渗透率的降低而增大。该结论与推导的公式相吻合，证明了采空大直径钻孔治理瓦斯的可行性。基于采空区覆岩沉降特征及泄压瓦斯运移规律，提出了大直径高位钻孔瓦斯抽采技术，确定了高位钻孔仰角的最佳取值范围为21．<0<39。，钻场的合理间距应在40m--一45m之间。通过对钻孔和倾向高位巷的实测抽采数据进行分析，整个钻场5个钻孔的平均抽采纯量12．2m3／min，有效抽放时间达63天；布置在同一侧的倾向高位巷的平均抽采纯量为10．05m3／

5、miII，有效抽放时间43天。证明大直径高位钻孔能够替代高位巷治理采空区瓦斯，对其它矿井瓦斯治理具有较大的参考价值。关键词：大直径钻孔、瓦斯抽采、采空区、数值模拟太原理工大学硕士研究生学位论文STUDYONGASDRAINAGETECHNOLOGYWITHLARGEDIAⅣ匝TERHIGHLEVELSECTORBOREHoLESOFT髓GOAFINmGHGASMNELargediameterdrillingisthefuturedevelopmenttrendofthegasextractiona

6、ndtheresearchemphasisofgasextractiontechnologyoffull—mechanizedcavingminingfaceinthefuture．Basedonthis，thispaperchoosestheShaqumineasthebackground，analysisthegasdrainagetechnology晰Ⅱ1largediameterhighlevelsectorboreholes．UsingFlac3Dtosimulateandanalyze

7、sthemovementregularityofroofstratain24207workingface．ThroughtheanalysisoftheZdirectiondisplacementisoline，learnedingoafin60mbehindthestratamovementreachedtheequilibriumstate，andcanclearlyjudgementthelocationofthemainkeystratadistributionin46mand18mabo

8、vetheworkingface．FinallyusingtheempiricalformulamethodtocalculatetheMaoLaDaiandfissurezonemaximumheightof16．88mand16．88mrespectively,calculatedusingthekeystratacombinationanalysisMaoLaDaiandfracturedzoneheightof17．56mand44．96mrespectively,usin