【摘 要】
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为响应国家对煤矿安全专项整治三年行动的号召,落实瓦斯重大灾害超前治理措施,对煤层瓦斯进行预先抽采。本文在前人的理论基础上,结合煤矿实际生产情况,分析抽采有效半径的变化规律,确定合理的钻孔孔径、孔间间距、预抽时间以及布孔方式,设计出科学的瓦斯预抽采方案,对煤炭企业的安全生产进行指导,促进矿井生产系统安全、高效、经济运转。本文以山西某煤矿即将开采的5211工作面的相关地
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为响应国家对煤矿安全专项整治三年行动的号召,落实瓦斯重大灾害超前治理措施,对煤层瓦斯进行预先抽采。本文在前人的理论基础上,结合煤矿实际生产情况,分析抽采有效半径的变化规律,确定合理的钻孔孔径、孔间间距、预抽时间以及布孔方式,设计出科学的瓦斯预抽采方案,对煤炭企业的安全生产进行指导,促进矿井生产系统安全、高效、经济运转。本文以山西某煤矿即将开采的5211工作面的相关地质数据为基础。建立了单个钻孔二维模型和瓦斯预抽采方案的三维模型,使用COMSOLMultiphysic软件以达西定律、Langmuir方程和质量守恒定律等构建数学模型进行数值模拟。得出以下结论:1.抽采有效半径与抽采时间呈对数函数关系,且抽采时间越长其有效半径越大,但有效半径的增长幅度会越来越小,最终会无限趋近于某固定值;2.在75mm到130mm钻孔孔径范围内,有效抽采半径随着钻孔孔径的增大而增大,变化关系式为R=Ad~B;3.抽采有效半径与抽采负压变化的相关性不强,但随着抽采时间的增加,增大抽采负压可以提高瓦斯抽采量;4.抽采120天时煤层内瓦斯流场及压力场分布规律:抽采过程中煤层内瓦斯流场由原始杂乱状态逐渐稳定发展为径向与单向流场状态;5.对比三个瓦斯预抽采方案对比得出可行的瓦斯预抽采方案为:布孔半径108mm、孔间间距5m、距底板1.6m处密集平行布孔、皮带顺槽与轨道顺槽两侧钻孔深度分别为160m与60m。再以理论公式计算该方案下瓦斯抽采量、煤层残余瓦斯压力、可解吸瓦斯量,确认该瓦斯预抽采方案的抽采效果达标且可行。
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