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华亭煤矿采场强矿压条件下瓦斯涌出规律研究

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1 绪论

1.1 研究背景及意义(Research Background and Significance)

1.2 国内外研究现状(Research Status at Home and Abroad)

1.3 主要研究内容和研究方法( Mai n Work a nd Research Technical Line of Dissertation)

2 强矿压与瓦斯灾害统计研究

2.1 概述(Summary)

2.2 强矿压与瓦斯灾害统计与分析(Study on Strong Mining Pressure and Methane Disasters)

2.3 华亭煤矿不同强矿压对瓦斯涌出影响(Influence of Different Type Strong Mining Pressure to Gas Emission)

2.4 强矿压引起的瓦斯致灾机理( Gas Disaster Mechanis m Caused by Strong Mining Pressure)

2.5 本章小结(Chapter Conclusions)

3 采场强矿压活动与工作面瓦斯涌出关系

3.1 支撑压力与瓦斯涌出的关系(Relationship Between Methane Emission and Abutment Pressure)

3.2 采空区顶板垮落对瓦斯涌出的影响(Impact on Gas Emission Caused by Roof Falling in Gob)

3.3 本章小结(Chapter Conclusions)

4 煤体冲击荷载作用下瓦斯涌出规律实验研究

4.1 实验原理(Experiment Principle)

4.2 实验目的及内容(Experiment Purpose and Content) 4.2.1实验目的

4.3 实验系统及过程(Experimental System and Process) 4.3.1实验系统

4.4 实验数据记录(Experiment Data Record)

4.5 实验现象及数据分析( Experiment Phenomenon and Date Analysis)

4.6 本章小结(Chapter Conclusions)

5 华亭煤矿强矿压条件下瓦斯涌出规律

5.1 工作面概况(General Situation of Coal Face)

5.2 采场瓦斯来源及其影响因素(Gas Source of Working Face and Influence Factors)

5.3 基于微震系统的煤岩破坏监测(Monitoring of Coal and Rock Damage Based on Micro Seismic Technique)

5.4 强矿压定义及级别划分(Strong Mining Pressure Definition and Classification)

5.5 强矿压条件下瓦斯涌出规律(Methane Flow Low Caused by Strong Mining Pressure)

5.6 基于微震的瓦斯涌出量预测(Prediction of Methane Emission Based on MS)

5.7 本章小结(Chapter Conclusions)

6 结论及展望

6.1 主要结论(Main Conclusions)

6.2 主要创新点(Main Innovations)

6.3 研究展望(Outlook of the Study)

参考文献

作者简历

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摘要

随着我国浅部煤炭资源的日益枯竭,煤炭开采已进入深部开采阶段。深部开采下煤层瓦斯压力和瓦斯含量陡增,低瓦斯矿井逐渐升级为高瓦斯甚至是煤与瓦斯突出矿井,同时深部开采使影响瓦斯灾害发生的因素变得复杂,瓦斯灾害有向与其它灾害耦合发生的趋势。深部开采使得采场地应力增大,动力性灾害逐渐凸显,强矿压正在成为瓦斯灾害的一大诱因,因此加强对高地应力条件下采场强矿压显现对瓦斯涌出影响的机理研究,是实现深部开采过程中煤与瓦斯的安全、高效共采亟待解决的问题之一。
  论文针对深部采场强矿压、低瓦斯工作面瓦斯异常涌出这一问题,在对华亭矿区强矿压与瓦斯灾害相关性进行调研的基础上,以华亭煤矿20104工作面为例,分析了顶板垮落冲击采空区的动力学过程,建立了冲击后采场瓦斯浓度增高的计算模型,表明采空区受冲击后回风巷瓦斯浓度能迅速达到14.3%的峰值。通过现场实测分析了采场瓦斯来源以及工作面前方支撑压力与瓦斯涌出量之间的关系,表明支撑压力越大瓦斯涌出量越大,强矿压工作面可能会出现瓦斯异常涌出现象。然后,基于对现场现象和数据的分析,研发了煤体在冲击荷载作用下瓦斯涌出试验系统,分析了冲击高度、煤样粒径对瓦斯涌出量峰值以及冲击高度对瓦斯解吸总量、时间的影响。
  最后,基于微震技术对强矿压进行定义及级别划分,指出当采场强矿压微震能量大于104J时,应加强瓦斯涌出的防治措施;通过现场实测定性研究了强矿压条件下瓦斯涌出规律,表明强矿压显现时采场瓦斯涌出量增大1.22~4.74倍,且强矿压显现的时刻比瓦斯异常涌出量增大的时刻早2~24h,即瓦斯异常涌出具有一定延迟性;并对不同级别强矿压微震能量与瓦斯涌出量进行拟合,定量分析了强矿压与瓦斯涌出的关系,依据拟合函数对采场瓦斯涌出量进行预测。

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