阐释瓦斯红菱煤矿上保护层开采防突论述及关键技术设计

论文导读：被保护层12煤层强化瓦斯抽采试验及考察总体案例设计；开展极薄保护层11煤层开采及瓦斯涌出的治理效果考察与浅析；探讨下被保护层12煤层参数变化规律及进行卸压瓦斯强化抽采效果考察及浅析；开展被保护层12煤层消除突出危险性的认证工作。本论文建立了被保护层残余瓦斯考察策略，通过以底板巷道中向被保护层施工考察钻孔进行参数
摘要：对于具有煤与瓦斯突出危险性的煤层而言，开采保护层是防治突出最为有效的措施之一。本论文以沈阳煤业集团红菱煤矿为探讨背景，针对该矿的煤层赋存及瓦斯灾害特点，选择极薄煤层11煤层作为保护层开采，对在开采保护层的同时抽采下被保护层12煤层的卸压瓦斯技术进行了探讨。本论文首先浅析了红菱煤矿的煤层赋存及瓦斯灾害特点，在此工程背景上综合利用岩石力学、弹性力学及岩体卸压论述建立上保护层开采后采空区底板煤岩体卸压的力学模型，进而对保护层开采后采场底板岩层渗透性进行浅析；利用实验室相似模拟试验及光测散斑策略，对保护层开采后围岩采动裂隙的演化规律进行探讨；利用FLAC3D数值模拟软件，对保护层开采后的采动卸压范围进行了数值模拟。在此基础之上进行现场实验，首先进行极薄煤层11煤层保护层开采及被保护层12煤层强化瓦斯抽采试验及考察总体案例设计；开展极薄保护层11煤层开采及瓦斯涌出的治理效果考察与浅析；探讨下被保护层12煤层参数变化规律及进行卸压瓦斯强化抽采效果考察及浅析；开展被保护层12煤层消除突出危险性的认证工作。本论文建立了被保护层残余瓦斯考察策略，通过以底板巷道中向被保护层施工考察钻孔进行参数测定对被保护层残余瓦斯参数进行考察，获得了被保护层各残余瓦斯参数。现场实测数据表明：通过对红菱煤矿实施保护层开采及被保护层的卸压瓦斯强化抽采措施，下被保护层12煤层变形稳定后的膨胀变形量为7.2‰，煤层透气性系数增加了1010倍，保护范围内下被保护层的瓦斯抽采率达到了77.5%，煤层瓦斯压力由7MPa降低至0.35MPa，瓦斯含量由22.5m3/t降为5.06m3/t。实现了保护层及被保护层的安全高效开采。关键词：上保护层论文卸压论文瓦斯抽采论文煤与瓦斯突出论化抽采技术论文
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摘要6-7
Abstract7-13
1 绪论13-23

1.1 选题的目的及作用13-16

1.2 国内外探讨近况16-21

1.2.1 保护层开采论述及探讨近况16-19

1.2.2 围岩采动裂隙分布探讨近况19-20

1.2.3 保护层开采及卸压瓦斯抽采技术探讨近况20-21

1.3 本论文的主要探讨内容21-23

2 矿区煤层构造特点与瓦斯地质赋存规律探讨23-36

2.1 红菱煤矿概况23-30

2.

1.1 交通位置和自然地理23-24

2.

1.2 矿井生产概况24

2.

1.3 开采技术条件24-29

2.

1.4 煤层赋存情况29-30

2.2 矿井地质构造30-33

2.1 区域地质构造基本特点30-31

2.2 区域地质构造31-32

2.3 构造分布情况及展布特点32-33

2.3 主采煤层瓦斯赋存情况33

2.3.1 7 煤层瓦斯赋存情况33

2.3.2 12 煤瓦斯赋存情况33

2.4 主采煤层的突出危险性及突出情况33-36

2.4.1 7 煤突出危险性33-34

2.4.2 12 煤突出危险34

2.4.3 矿井煤与瓦斯突出情况统计浅析34-36

3. 上保护层开采煤岩体卸压论述浅析及裂隙带分布探讨36-52

3.1 保护层防治煤与瓦斯突出原理36-42

3.

1.1 保护层开采原理36-38

3.

1.2 保护层的分类及判定策略38-42

3.2 上保护层开采煤岩体卸压论述浅析42-48
3.

2.1 原岩应力状态42-43

3.

2.2 上保护层采空区下伏煤岩体卸压力学模型43-45

3.

2.3 应力计算公式论述推导45-48

3.3 采场底板岩层渗透系数及被保护层透气性系数变化规律48-52

3.1 采空区底板岩层裂隙发育规律及分带48-50

3.2 采空区底板岩层渗透系数与应力之间的联系50-52

4 保护层开采后围岩采动裂隙演化相似模拟探讨52-66

4.1 相似模拟实验采取的相似条件52-55

4.

1.1 相似原理52

4.

1.2 相似定理52-53

4.

1.3 相似材料模型法的单值条件53-55

4.2 相似模拟实验模型的设计55-57
4.

2.1 实验对象55

4.

2.2 实验目的与内容55

4.

2.3 相似模拟实验的观测策略55-56

4.

2.4 相似参数的确定56-57

4.3 模型的建立57-62
4论文导读：抽采案例设计总结94-956.4保护效果考察案例设计95-986.4.1考察内容95-966.4.2被保护层卸压程度及瓦斯抽采效果考察案例96-986.5参数测定的仪器及策略98-1036.5.1钻孔自然瓦斯涌出量的测定986.5.2煤层瓦斯压力测定钻孔自然瓦斯涌出量测定98-996.5.3煤层透气性系数测定99-1006.5.4煤层顶底板相对变形测定100-1016.5.5
.

3.1 实验设备及材料57-58

4.

3.2 实验材料配比计算58-61

4.

3.3 模型载荷计算61

4.

3.4 模型的制作61-62

4.4 实验历程及结果浅析62-66

4.1 实验历程62-63

4.2 实验结果浅析63-66

5 保护层开采后采动卸压范围的数值模拟探讨66-84

5.1 FLAC3D数值浅析软件及其特点66-69

5.

1.1 FLAC3D数值浅析软件介绍66-67

5.

1.2 FLAC3D数值浅析软件特点67

5.

1.3 FLAC3D数值浅析软件弹塑性浅析67-69

5.2 上保护层开采后应力场变化规律69-75
5.

2.1 数值模拟模型69-70

5.

2.2 倾斜剖面和走向剖面应力场变化规律70-74

5.

2.3 模拟结果浅析74-75

5.3 保护层开采后位移场变化规律75-78
5.

3.1 倾斜剖面和走向剖面位移场变化规律75-77

5.

3.2 模拟结果浅析77-78

5.4 保护层开采后塑性区分布规律78-81
5.

4.1 倾斜剖面和走向剖面塑性区分布规律78-81

5.

4.2 模拟结果浅析81

5.5 保护层开采后煤岩透气性变化规律81-84

5.1 倾斜剖面煤岩渗透率变化81-83

5.2 模拟结果浅析83-84

6 红菱煤矿上保护层开采的现场实验探讨84-103

6.1 保护层概况及保护范围的确定84-88

6.

1.1 保护层的选择依据84-85

6.

1.2 试验区概况85

6.

1.3 保护范围的确定85-88

6.2 保护层工作面瓦斯治理案例设计88-90
6.

2.1 采空区埋管瓦斯抽放设计88-89

6.

2.2 顶板走向钻孔瓦斯抽放设计89-90

6.3 被保护层工作面卸压瓦斯抽采案例设计90-95
6.

3.1 保护层工作面腰巷及底板钻场顶板穿层钻孔瓦斯抽采设计90-92

6.

3.2 保护层工作面-710m 底板巷道顶板穿层钻孔瓦斯抽采设计92-93

6.

3.3 被保护层-650m 和-710m 底板巷道穿层钻孔瓦斯抽采93-94

6.

3.4 被保护层卸压瓦斯抽采案例设计总结94-95

6.4 保护效果考察案例设计95-98
6.

4.1 考察内容95-96

6.

4.2 被保护层卸压程度及瓦斯抽采效果考察案例96-98

6.5 参数测定的仪器及策略98-103
6.

5.1 钻孔自然瓦斯涌出量的测定98

6.

5.2 煤层瓦斯压力测定钻孔自然瓦斯涌出量测定98-99

6.

5.3 煤层透气性系数测定99-100

6.

5.4 煤层顶底板相对变形测定100-101

6.

5.5 瓦斯抽采测量仪表101-103

7 保护层开采效果考察103-122

7.1 保护层工作面开采情况103-104

7.2 考察钻孔及底板抽采钻孔施工104-108

7.

2.1 考察钻孔施工104-105

7.

2.2 抽放钻孔施工105-108

7.3 被保护煤层瓦斯压力及煤层透气性系数考察结果108-110
7.

3.1 被保护煤层瓦斯压力考察结果108-109

7.

3.2 被保护煤层透气性系数变化考察结果109-110

7.4 保护层开采及卸压瓦斯抽采统计浅析110-120
7.

4.1 瓦斯抽排总体情况浅析110-115

7.

4.2 初采期间瓦斯抽排浅析115

7.

4.3 过渡期间瓦斯抽排浅析115-116

7.

4.4 充分抽采期间瓦斯抽排浅析116-118

7.

4.5 保护层停采期间及复产后瓦斯抽排浅析118-119

7.

4.6 被保护层工作面预抽率及残余瓦斯含量119-120

7.5 被保护层消除突出危险性论证120-122
7.

5.1 消除突出危险性认证指标120

7.

5.2 消除突出危险性认证结果120-122

8 结论与展望122-125
8.1 主要结论122-124
8.2 今后探讨工作展望124-125
参考文献125-130
作者简历130-132
学位论文数据集132-133
附录133-134