【摘 要】
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瓦斯一直以来都是煤矿安全生产面对的主要灾害,其造成的人员及经济损失也最为严重。分析煤层上覆岩层的裂隙发育规律,提出有针对性的瓦斯抽采方案能够为煤矿安全生产提供积极的安全保障。本文针对现阶段铜川矿区缺少缷压瓦斯富集区定量化研究问题,采用理论分析、实验室物相似模拟、COMSOL多物理场数值模拟以及现场探测精准的确定了高浓瓦斯富集区,并在玉华煤矿2407工作面进行了工程验证。论文通过物理相似模拟实验揭示
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瓦斯一直以来都是煤矿安全生产面对的主要灾害,其造成的人员及经济损失也最为严重。分析煤层上覆岩层的裂隙发育规律,提出有针对性的瓦斯抽采方案能够为煤矿安全生产提供积极的安全保障。本文针对现阶段铜川矿区缺少缷压瓦斯富集区定量化研究问题,采用理论分析、实验室物相似模拟、COMSOL多物理场数值模拟以及现场探测精准的确定了高浓瓦斯富集区,并在玉华煤矿2407工作面进行了工程验证。论文通过物理相似模拟实验揭示了玉华煤矿4-2煤层采动覆岩裂隙演化规律,得出冒落带高度为24.6m,裂隙带高度66.9m。工作面推进34m时,出现基本顶的初次破断（来压）,顶板破断角为44°,基本顶的回转角为16°;工作面推进到54m,发生第1次周期来压;工作面推进从54m-140m过程中,总共发生5次后期来压,周期来压步距为17m。提出将采空区瓦斯流动过程分为“高位高浓度瓦斯流动水平富集圈”和“低位低浓度瓦斯纵向升浮水平流动圈”的新思路,并构建探测钻孔采动破坏与覆岩活动规律的反演关系;确定了瓦斯富集区为工作面倾向l0m-45m,高度为5-8倍采高范围内,分析大直径钻孔钻场的瓦斯抽采效果,验证了采动卸压影响范围回采后的模拟结果。整个工作面回采期间,瓦斯总涌出量平均22.50m3/min,风排瓦斯量平均8.12m3/min,抽采总量平均14.38m3/min,风排瓦斯量占总涌出量的36.09%,瓦斯抽采量占总涌出量的63.91%;工作面瓦斯平均抽采率62.26%;工作面回风流及架间瓦斯浓度均在0.3%以下,保证了工作面的安全高效回采以及瓦斯高效抽采。通过验证本文提出的模型和研究方法表明:在分析煤层上覆岩层的裂隙发育规律、瓦斯富集区域并确定及优化瓦斯抽采方案后,可有效解决瓦斯涌出严重的采煤工作面上隅角瓦斯超限问题,在井下工作人员的安全防护、控制工作面上隅角瓦斯浓度、抑制采空区瓦斯涌出以及瓦斯抽采费用的节约方面都有很大的现实意义。
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