煤层群开采瓦斯卸压抽采“三带”范围的理论研究

【摘要】 我国煤储层普遍具有变质程度高、渗透率低、压力小和含气饱和度低的特点,采前瓦斯抽采难度大,而煤层开采后会引起周围岩层产生“卸压增透”效应,煤岩层渗透率将增大数十倍至数百倍,瓦斯渗流速度加剧,瓦斯涌出量随之增大,这就为瓦斯的抽采创造了有利条件。因此,利用煤层开采引起的卸压作用进行煤与瓦斯共采将是我国煤矿瓦斯灾害防治与环境保护的最佳途径。目前,从煤与瓦斯共采的角度出发,作者所在课题组提出了煤层群条件下采动上覆瓦斯卸压抽采的“三带”划分:导气裂隙带、卸压解吸带和不易解吸带,但尚未给出明确的“三带”范围划分指标,也没有对其影响因素进行研究。本论文对此进行了深入研究。根据岩石三轴卸载过程中原生裂纹变形的岩石本构模型,得出了轴压卸载条件下岩石变形的计算解析式,并以膨胀率达到3‰作为充分卸压的变形临界值,计算、拟合得出不同埋深条件下充分卸压的应力卸压程度临界值计算通式,确定了煤层群开采瓦斯卸压抽采“三带”范围中卸压解吸带的应力卸压程度指标。运用相似材料物理模拟和数值模拟,就覆岩关键层结构、工作面面长和煤层采高对“三带”范围的影响进行了研究。结果表明:工作面面长、煤层采高对覆岩瓦斯卸压抽采“三带”范围影... 更多还原

【Abstract】 The coal reservoirs in China are characteristic of high metamorphism degree, low permeability, tiny pressure and low gas saturation generally., and there is great difficulty in gas extraction before coal mining, but coal mining can lead to the pressure relief and permeability improvement among surrounding strata, the permeability of coal seam will increase by dozens of times to hundreds of times, the flow velocity faster, and gas emission volume greater, which provides a favorable condition for ... 更多还原

【关键词】 瓦斯卸压抽采“三带”； 关键层； 煤与瓦斯共采； 绿色开采；
【Key words】 “three zones”of gas pressure relief and extraction； key stratum； coal and gas simultaneous extraction； green mining；

摘要 6-7

Abstract 7-8

图清单 17-24

表清单 24-26

变量注释表 26-28

1 绪论 28-41

1.1 问题的提出与研究意义 28-29

1.2 文献综述 29-39

1.3 主要研究内容与方法 39-41

2 瓦斯卸压抽采“三带”范围判别指标的理论研究 41-56

2.1 概述 41-43

2.2 采动卸压指标的理论分析 43-52

2.3 “三带”范围判别指标的确定 52-55

2.4 小结 55-56

3 覆岩关键层结构对“三带”高度的影响研究 56-95

3.1 概述 56-58

3.2 覆岩关键层位置对导气裂隙带高度的影响 58-79

3.3 覆岩主关键层对卸压解吸带高度的影响 79-93

3.4 小结 93-95

4 工作面面长对“三带”高度的影响研究 95-115

4.1 概述 95-97

4.2 工作面面长对导气裂隙带高度的影响 97-107

4.3 工作面面长对卸压解吸带高度的影响 107-113

4.4 小结 113-115

5 煤层采高对“三带”范围的影响研究 115-142

5.1 概述 115-116

5.2 煤层采高对导气裂隙带高度的影响 116-127

5.3 煤层采高对卸压解吸带范围的影响 127-140

5.4 小结 140-142

6 瓦斯卸压抽采“三带”判别方法及其在煤与瓦斯共采中的应用 142-167

6.1 瓦斯卸压抽采“三带”范围判别方法及抽采模式选择 142-145

6.2 阳泉矿区煤与瓦斯共采概况 145-148

6.3 U+L 型通风—上向穿层钻孔抽采模式优化 148-154

6.4 U+I 型通风—走向高抽巷抽采模式优化 154-166

6.5 小结 166-167

7 结论与展望 167-171

7.1 主要结论 167-169

7.2 论文创新点 169

7.3 论文展望 169-171

参考文献

瓦斯卸压抽采“三带”关键层煤与瓦斯共采绿色开采论文