极近距离上邻近层瓦斯抽采试验研究

作     者：陈滔 

作者单位：河南理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：王兆丰

授予年度：2017年

学科分类：0819[工学-矿业工程] 081903[工学-安全技术及工程] 08[工学] 

主      题：极近距离上邻近层 超前卸压带 COMSOL模拟 瓦斯抽采 

摘      要：为积极应对国家禁止“U+L型通风方式所带来的工作面瓦斯治理困局,兴无煤矿42207工作面进行“U+L型通风方式改Y型通风方式瓦斯抽采试验研究,工作面通风方式改变后,其风排瓦斯能力大幅度下降,为了防止瓦斯超限,需要加大工作面瓦斯抽采量。本文基于42207工作面上部存在随采随冒的极近距离上邻近层4上煤层的实际情况,在42207工作面进行极近距离上邻近层瓦斯抽采试验,探究行之有效的极近距离上邻近层瓦斯抽采方法。本文借助COMSOL Multiphysics软件模拟分析了矿井工作面分别开挖20m、40m、60m、80m、100m时其前方煤岩体应力分布情况,且首次将模拟开挖高度定为工作面釆高和冒落带高度之和,模拟结果表明:工作面前方煤岩体存在超前卸压效应,且极近距离上邻近层的超前卸压带宽度为15m。通过现场超前卸压带宽度测试实验,验证了工作面前方煤岩体存在超前卸压效应,所实测的超前卸压带宽度为18.26m,与模拟结果基本一致,验证了模拟的合理性,并分析了二者产生差异性的原因,为极近距离上邻近层瓦斯抽采试验提供了理论支撑与现场依据。在42207工作面施工的定向水平长钻孔试验孔,可以在极近距离上邻近层4上煤层冒落到工作面之前对其超前卸压瓦斯进行有效抽采,抽采效果表明:钻孔平均抽采浓度分别为12%和36%,平均抽采纯量分别为0.46m3/min和0.74 m3/min;最大瓦斯抽采浓度能达到了63.03%,最大单孔瓦斯抽采纯量达到了1.86 m3/min,抽采效果显著。根据试验结果,所施工的极近距离上邻近层瓦斯抽采长钻孔可有效地抽采极近距离上邻近层超前卸压瓦斯,能在很大程度上解决工作面上隅角和回风流瓦斯超限问题,减小通风压力,降低采空区瓦斯涌出,保障工作面安全生产。