煤矿瓦斯与煤炭协调开采模式研究

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瓦斯抽采是有效控制瓦斯事故、减少温室气体排放、充分利用煤矿洁净资源的根本途径。本文根据我国瓦斯赋存及开发特点,以焦作、晋城和铜川等矿区为试验基地,构建以安全、资源和环境为基础的煤与瓦斯共采理念。  本文对我国瓦斯抽采现状进行了研究和分析。由于我国地质构造复杂,构造煤普遍发育,因此,煤层多为高地应力、高瓦斯、低渗透性煤层。因此,地面抽采难度大,井下抽采的瓦斯浓度低,大部分抽出的瓦斯被排入大气而未得到利用。  本文对瓦斯的生成、储集、运移和富集进行了分析,提出了瓦斯资源量的评价方法。通过建立矿井瓦斯抽采的数学力学模型,并对其求解,可得出最佳的抽采孔距以及分析预测煤层透气性系数方法。  本文从经济外部性分析了瓦斯产业的外部效益,建立了综合外部效益—环境和社会效益的定量化评价模型。  本文深入地研究了采掘工艺对瓦斯抽采产能的影响,建立数学模型,定量分析了瓦斯抽采产能与抽采钻孔与煤壁的距离、工作面日产量、煤层埋深、开采厚度、抽采负压、抽采时间、煤层和围岩的物理力学性质以及采掘工艺参数之间的影响关系。所得到的分析计算结果在有关矿井生产实践中得到了验证。  本文通过瓦斯与煤炭协调开采模式的研究,认为煤炭与瓦斯协调开发能起到相辅相成的作用。煤层采动影响可以为瓦斯抽采提供良好的条件,而瓦斯抽采又为煤炭开采提供安全的生产环境,在煤炭开采时可以形成采煤和采瓦斯两个完整的协调开采系统。矿井瓦斯抽采为煤层开采应以保证安全的采掘活动为目标。一方面,在有条件的矿区,在煤炭开采之前,将瓦斯作为资源进行地面规模开发和利用。另一方面,在地质条件复杂的矿区,应将井下瓦斯抽采作为瓦斯抽采的主要方法,防止煤与瓦斯突出和瓦斯煤尘爆炸,减少瓦斯对煤炭开采过程造成的威胁。  总之,煤炭开采与瓦斯开发工程不可分割,必须加强瓦斯抽采和煤炭开采的一体化规划、设计和管理,形成煤炭开采有利于瓦斯抽采,而瓦斯抽采又服务于煤炭安全生产的协调开发理念。
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