近距离煤层群下保护层开采卸压瓦斯抽采技术研究
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摘要
论文系统总结了当前下保护层开采卸压范围、卸压瓦斯运移和卸压瓦斯抽采的研究现状,分析了近距离煤层群下保护层开采条件下卸压瓦斯运移规律及卸压瓦斯抽采技术研究方面存在的问题。针对这些问题,结合金佳矿11223工作面的开采实际,采用理论分析、数值模拟、软件开发、现场实测等手段对下保护层开采卸压范围、卸压瓦斯运移规律、瓦斯抽采方法的选择、以及抽采方案和抽采效果进行了全面的研究。
采用关键层理论分析了保护层开采后上覆岩层的破坏规律和裂隙发展规律,结合金佳矿22#煤保护层开采的工程地质条件,采用FLAC3D数值模拟软件对保护层开采后上覆岩层的垂直位移规律和塑性区分布规律进行了数值模拟,通过模拟结果预测了金佳矿下保护层开采后上覆岩层的卸压范围。
通过理论和数据分析得出采面瓦斯的来源主要是本煤层和采空区,邻近层瓦斯主要向采空区涌出,而采空区瓦斯向工作面涌出的瓦斯运移规律。通过工作面瓦斯浓度现场测试得出工作面瓦斯浓度的分布规律,间接了解保护层开采时邻近层瓦斯涌出,对工作面瓦斯浓度分布的影响;采用Fluent模拟了采空区瓦斯运移规律和瓦斯浓度分布规律,并分析了这些规律对卸压瓦斯抽采的重要意义。
对现有的瓦斯抽采方法按照掘进区、开采区、准备区、采空区、其他区进行分类,并从中筛选出适合卸压瓦斯抽采的方法,同时总结这些方法的应用条件,技术参数以及应用实例。在此基础上用ACCESS数据库和﹒NET平台设计制作出瓦斯抽采方法筛选系统,并实现了由抽采方法、抽采区域、煤层厚薄、钻场位置等条件筛选瓦斯抽采方法的功能。
基于上述研究结果,提出近距离煤层群卸压瓦斯抽采方案设计的程序,结合金佳矿的工程实际,提出了金佳矿近距离煤层群11223工作面开采卸压瓦斯抽采方案,现场应用并进行了效果检测,77.04%的瓦斯抽采率、0.36MPa的残余瓦斯压力,5.19m3/t残余瓦斯含量的检测结果表明该设计科学合理,能够达到瓦斯抽采要求。
Paper summarized the current research of pressure relief scope in under protective mining, relief gas migration and relief gas extraction, analyzed the problems of close under protective mining conditions discharging pressure gas migration rule and discharging pressure gas extraction technology research. To solve these problems, 11223 work face in Jinjia mine mining, actual theoretical analysis , numerical simulation, software development and measurement means of protective mining under pressure relief scope, take the thoroughly studied of relief gas migration rule, gas extraction method choice, and extraction scheme and extraction effect.
Using the key strata theory analysis the overlying strata damage rule and fracture development regularity of under protective mined, combining the geological conditions of 22 # protective coal mining in Jinjia. Simulated the vertical displacement distribution rule and the plastic zone by FLAC3D, predicted Jinjia mine after mining under cover the strata discharging pressure range through the simulation results.
Theory and data analysis show that the main source of gas is mining seam and mined-out area, found the rule of adjacent relief gas main to mined-out area, mined-out gas main to woke face. Took the gas concentration rule on adjacent layer and woke face through the test of gas concentration on work face.Adopt Fluent simulation the gas migration rule and gas concentration distribution law in mined-out, and analyzes the significance of regularity of relief gas extraction.
Take existing gas extraction method into five classified, tunneling area, mining area, prepare area, mined-out area and other areas, took out the gas extraction methods ,summarized the application conditions, technical parameters and application example. On this basis, designed the gas extraction methods choice system use the ACCESS database and.net platform, realized the screening function by extraction method, extraction area, coal thickness, drilling field location conditions and so on.
Based on the results of these studies and the design code of gas extraction, propose the design program of close coal group relief gas extraction, combined with the engineering practice of Jinjia, designed the gas extraction solution of 11223 work face, and detection the effect, 77.04% gas extraction rate, 0.36 MPa of the residual gas pressure, 5.19m3/t residual gas content, the results show that the design scientific and reasonable, can achieve gas extraction requirements.
采用关键层理论分析了保护层开采后上覆岩层的破坏规律和裂隙发展规律,结合金佳矿22#煤保护层开采的工程地质条件,采用FLAC3D数值模拟软件对保护层开采后上覆岩层的垂直位移规律和塑性区分布规律进行了数值模拟,通过模拟结果预测了金佳矿下保护层开采后上覆岩层的卸压范围。
通过理论和数据分析得出采面瓦斯的来源主要是本煤层和采空区,邻近层瓦斯主要向采空区涌出,而采空区瓦斯向工作面涌出的瓦斯运移规律。通过工作面瓦斯浓度现场测试得出工作面瓦斯浓度的分布规律,间接了解保护层开采时邻近层瓦斯涌出,对工作面瓦斯浓度分布的影响;采用Fluent模拟了采空区瓦斯运移规律和瓦斯浓度分布规律,并分析了这些规律对卸压瓦斯抽采的重要意义。
对现有的瓦斯抽采方法按照掘进区、开采区、准备区、采空区、其他区进行分类,并从中筛选出适合卸压瓦斯抽采的方法,同时总结这些方法的应用条件,技术参数以及应用实例。在此基础上用ACCESS数据库和﹒NET平台设计制作出瓦斯抽采方法筛选系统,并实现了由抽采方法、抽采区域、煤层厚薄、钻场位置等条件筛选瓦斯抽采方法的功能。
基于上述研究结果,提出近距离煤层群卸压瓦斯抽采方案设计的程序,结合金佳矿的工程实际,提出了金佳矿近距离煤层群11223工作面开采卸压瓦斯抽采方案,现场应用并进行了效果检测,77.04%的瓦斯抽采率、0.36MPa的残余瓦斯压力,5.19m3/t残余瓦斯含量的检测结果表明该设计科学合理,能够达到瓦斯抽采要求。
Paper summarized the current research of pressure relief scope in under protective mining, relief gas migration and relief gas extraction, analyzed the problems of close under protective mining conditions discharging pressure gas migration rule and discharging pressure gas extraction technology research. To solve these problems, 11223 work face in Jinjia mine mining, actual theoretical analysis , numerical simulation, software development and measurement means of protective mining under pressure relief scope, take the thoroughly studied of relief gas migration rule, gas extraction method choice, and extraction scheme and extraction effect.
Using the key strata theory analysis the overlying strata damage rule and fracture development regularity of under protective mined, combining the geological conditions of 22 # protective coal mining in Jinjia. Simulated the vertical displacement distribution rule and the plastic zone by FLAC3D, predicted Jinjia mine after mining under cover the strata discharging pressure range through the simulation results.
Theory and data analysis show that the main source of gas is mining seam and mined-out area, found the rule of adjacent relief gas main to mined-out area, mined-out gas main to woke face. Took the gas concentration rule on adjacent layer and woke face through the test of gas concentration on work face.Adopt Fluent simulation the gas migration rule and gas concentration distribution law in mined-out, and analyzes the significance of regularity of relief gas extraction.
Take existing gas extraction method into five classified, tunneling area, mining area, prepare area, mined-out area and other areas, took out the gas extraction methods ,summarized the application conditions, technical parameters and application example. On this basis, designed the gas extraction methods choice system use the ACCESS database and.net platform, realized the screening function by extraction method, extraction area, coal thickness, drilling field location conditions and so on.
Based on the results of these studies and the design code of gas extraction, propose the design program of close coal group relief gas extraction, combined with the engineering practice of Jinjia, designed the gas extraction solution of 11223 work face, and detection the effect, 77.04% gas extraction rate, 0.36 MPa of the residual gas pressure, 5.19m3/t residual gas content, the results show that the design scientific and reasonable, can achieve gas extraction requirements.
引文
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