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1 概述1

1.1 引言1

1.2 矿区概况2

1.2.1 位置与交通2

1.2.2 生产概况2

1.2.3 矿井瓦斯等级4

1.2.4 地质构造概况4

1.2.5 地层概况5

1.2.6 煤层概况8

1.3 主要研究内容10

2 构造演化及瓦斯赋存构造逐级控制特征12

2.1 控制煤与瓦斯突出的地质构造类型12

2.1.1 断层对煤与瓦斯突出的控制12

2.1.2 褶皱构造对煤与瓦斯突出的控制15

2.1.3 火成岩侵入对煤与瓦斯突出的控制15

2.1.4 构造组合对煤与瓦斯突出的控制16

2.1.5 地质构造和煤与瓦斯突出的关系16

2.2 周边大地构造环境分析18

2.2.1 西伯利亚板块与古亚洲构造域18

2.2.2 太平洋板块与滨太平洋构造域18

2.2.3 印度板块与特提斯构造域18

2.2.4 欧亚板块、太平洋板块、印度板块对华北板块制约作用与关系19

2.3 区域构造应力场演化20

2.3.1 印支早期20

2.3.2 印支晚期21

2.3.3 燕山早期21

2.3.4 燕山晚期22

2.3.5 喜马拉雅早期22

2.3.6 喜马拉雅晚期22

2.3.7 新构造期22

2.4 矿区构造形成、演化及对瓦斯的影响23

3 瓦斯赋存规律影响因素研究27

3.1 瓦斯赋存规律影响因素研究27

3.1.1 地质构造对瓦斯赋存的影响27

3.1.2 顶底板岩性对瓦斯赋存的影响32

3.1.3 埋深及上覆基岩厚度对瓦斯赋存的影响33

3.1.4 煤厚对瓦斯赋存的影响36

3.1.5 煤的变质程度与瓦斯的关系37

3.1.6 岩浆活动对瓦斯赋存的影响40

3.1.7 陷落柱对瓦斯的影响43

3.1.8 地下水活动对瓦斯赋存的影响44

3.2 瓦斯赋存分布特征47

4 矿井瓦斯地质规律与瓦斯预测52

4.1 薛村矿瓦斯地质规律与瓦斯预测52

4.1.1 地质构造特征52

4.1.2 矿井瓦斯地质规律53

4.1.3 2号煤层瓦斯涌出量预测58

4.2 大淑村矿瓦斯地质规律与瓦斯预测65

4.2.1 地质构造特征65

4.2.2 矿井瓦斯地质规律66

4.2.3 2号煤层瓦斯涌出量预测72

4.3 羊东矿瓦斯地质规律与瓦斯预测84

4.3.1 地质构造特征84

4.3.2 矿井瓦斯地质规律85

4.3.3 2号煤层瓦斯涌出量预测94

5 瓦斯突出预测敏感指标研究99

5.1 研究现状和问题99

5.1.1 敏感指标及临界值的含义99

5.1.2 预测敏感指标及临界值的研究成果99

5.1.3 预测敏感指标及临界值在研究中的问题100

5.2 突出预测指标的选定100

5.2.1 预测指标现场跟踪测定100

5.2.2 定性分析预测指标的敏感性102

5.2.3 定量分析预测指标的敏感性104

5.3 实验室突出预测指标及其临界值研究109

5.3.1 实验装置和步骤109

5.3.2 实验室瓦斯放散特征分析113

5.3.3 钻屑瓦斯解吸指标与瓦斯参数关系研究114

5.3.4 实验室瓦斯含量临界值确定119

5.4 预测指标临界值确定121

5.4.1 瓦斯含量临界值的确定121

5.4.2 钻屑解吸指标临界值的确定121

5.4.3 预测敏感指标的现场试验122

6 保护层开采技术124

6.1 开采保护层国内外研究现状124

6.2 保护层开采机理研究124

6.2.1 保护层覆岩破坏特征及分布形态124

6.2.2 “三带”的空间形态126

6.2.3 开采保护层覆岩破坏力学分析127

6.2.4 覆岩破断瓦斯通道的形成128

6.2.5 关键层断裂对被保护层的影响129

6.3 上覆岩层破坏高度及状态的影响因素研究129

6.3.1 上覆岩层的性质及地层结构129

6.3.2 煤层开采厚度130

6.3.3 煤层倾角131

6.3.4 工作面推进速度131

6.3.5 工作面长度132

6.3.6 采煤方法132

6.3.7 顶板控制方法132

6.3.8 时间过程133

6.4 保护层工作面开采效果考察133

6.4.1 保护层开采效果考察指标的选取133

6.4.2 煤层原始与残余瓦斯含量的对比分析133

6.5 煤层残余瓦斯压力测定136

6.6 煤层透气性变化研究137

6.6.1 工作面未推采区域煤层透气性测定137

6.6.2 工作面推采后保护范围内煤层透气性系数测定138

6.6.3 工作面推采前后单孔瓦斯抽放量对比分析139

6.7 瓦斯抽放率分析140

7 高低位钻孔抽放邻近层瓦斯142

7.1 羊东矿8463工作面抽放上邻近层瓦斯概况142

7.1.1 工作面概况142

7.1.2 工作面瓦斯抽放概况142

7.2 高低位钻孔相结合抽放上邻近层瓦斯143

7.2.1 高位钻孔预抽上邻近层瓦斯原理143

7.2.2 低位钻孔预抽上邻近层瓦斯原理143

7.3 钻孔参数优化设计144

7.3.1 低位钻孔主要参数144

7.3.2 低位钻孔终孔位置高度设计144

7.3.3 钻孔有效抽放长度及钻场合理间距148

7.3.4 钻孔沿倾向控制范围149

7.3.5 钻孔终孔间距的确定149

7.3.6 高低位钻孔最佳搭配参数设计150

7.4 补打钻场参数设计150

7.4.1 补打钻场抽放机理150

7.4.2 补打钻场参数设计152

8 均压技术调节采空区瓦斯153

8.1 无煤柱留巷Y型通风系统特点153

8.2 无煤柱留巷Y型通风采空区瓦斯分布规律153

8.3 基于Fluent数值模拟选取均压调节方案154

8.3.1 均压调节原理154

8.3.2 设计均压调节方案154

8.3.3 均压调节方案数值模拟结果158

8.3.4 均压调节方案的选择161

参考文献162