小峪煤矿瓦斯异常涌出特征及治理技术研究

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低瓦斯厚煤层矿井生产过程中,瓦斯异常涌出是影响矿井安全高效生产的原因之一。瓦斯异常涌出会造成工作面上隅角瓦斯超限,严重威胁井下工作人员的生命安全。如何有效解决低瓦斯厚煤层上隅角瓦斯超限,保障工作面安全高效生产,是亟待解决的问题。针对瓦斯异常涌出特征进行研究,制定合理的解决方案,解决上隅角瓦斯超限,对保障矿井安全生产有重要意义。
  论文以具有低瓦斯厚煤层特点的小峪煤矿402盘区为例,综合应用现场测试、室内试验、理论分析、计算机数值模拟、现场实验等方法,开展了小峪煤矿瓦斯异常涌出特征及综合治理技术研究。通过进行现场调研解了小峪煤矿的煤层、地层和地质构造概况;在现场对5#煤层的瓦斯含量、瓦斯压力和衰减系数进行了测试,在室内测试了5#煤的吸附常数等基础瓦斯参数。运用现场测试方法对开采过程中8204工作面瓦斯涌出量和上隅角的瓦斯浓度进行观测,分析了综放工作面瓦斯涌出规律,划定了瓦斯异常涌出的区域,阐述了地质因素、采掘因素等对瓦斯涌出的影响,找到了瓦斯异常涌出的原因。运用改进的分源预测法预测了工作面和采空区瓦斯涌出量,得到了采空区瓦斯涌出来源组成;工作面实测瓦斯涌出量印证了改进的分源预测法的正确性,确定了采空区是工作面瓦斯涌出的主要来源。依据瓦斯治理的基本准则,提出了本煤层预抽瓦斯方案、走向高位钻孔+采空区埋管抽采方案和顶抽巷抽采空区三种瓦斯治理方案,对比了三种方案的上隅角瓦斯治理效果和经济成本,选择了顶抽巷方案治理瓦斯。论文运用ANSYS中Fluent模块,对不同层位顶抽巷的抽采情况进行了模拟,分析了顶抽巷水平内错距和垂直高度对上隅角瓦斯浓度的影响,确定了顶抽巷的最优布置层位。针对402盘区上隅角瓦斯超限问题,运用顶抽巷在8206工作面进行了现场实验,并进行了效果检验,顶抽巷、回风巷、上隅角的瓦斯浓度均在安全生产范围内,顶抽巷有效的解决了上隅角瓦斯超限问题。
  论文研究成果确定了小峪煤矿上隅角瓦斯异常涌出的特征,找到了瓦斯异常涌出的原因,利用改进的分源预测法工作面和采空区瓦斯涌出量,提出了顶抽巷抽采治理瓦斯的措施,并在8206工作面进行了运用,取得了良好的治理效果。研究成果对低瓦斯厚煤层瓦斯异常涌出的治理有很好的借鉴意义。
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