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我国的煤炭开采迅猛发展,为国家发展提供着不可缺少的能源保障,对我国现代化建设贡献巨大。在我国,煤矿开采领域,瓦斯突出问题严重,瓦斯爆炸和煤与瓦斯突出等一系列事故时有发生。煤矿矿井下危害事故之一是煤与瓦斯突出,其是一种非常复杂的动力现象。在短暂的时间内,采掘工作面发生破坏,大量的煤与瓦斯从煤壁内部向采掘空间高速的喷出。发生突出时,高速运动的喷出物(煤粉与瓦斯)形成巨大破坏力、冲击力。使矿井的通风系统遭到破坏,有的甚至逆转了局部风流,严重威胁矿井生产的安全。伴随我国GDP的迅猛增长对煤炭等能源行业的生产力提出了更高要求,与此同时也给煤矿生产安全带来了许多新的挑战。
煤与瓦斯突出的发生原因、条件及其发生、发展过程综合起来就是煤与瓦斯突出机理。时至今日,对煤与瓦斯突出机理的研究仍然没有定论。国内外研究人员结合实例的观测、统计、分析与实验模拟等方法对相关机理进行研究。在此基础上提出了很多种假说。大量资料显示瓦斯问题已成为煤矿安全事故的主要危害,对比分析出国内外专家针对瓦斯突出机理的理论。其主要假说如下:1.瓦斯突出机理的流变假说2.瓦斯突出的二相流体假说,3.冲击地压和突出的统一失稳理论4.瓦斯突出的球壳失稳机理5.煤和瓦斯突出固流耦合失稳理论6.关键层一应力墙瓦斯突出机理7.煤与瓦斯突出动态反演综合假说8.煤与瓦斯突出粘滑机理9.煤与瓦斯突出微观机理。研究出有可能诱发突出的因素从而在防突工作中有充分的理论依据。
古汉山煤矿位于河南省焦作市,其地质条件复杂,瓦斯问题严重影响了开采进度及施工安全。在此针对这一问题,利用相关软件模预测瓦斯涌出量,并模拟瓦斯压力分布从而确定影响瓦斯突出的主要因素的作用。
第一章阐述研究意义及目的以及相关研究内容的研究现状。第二章对古汉山地理状况进行简要概述。第三、四章节针对瓦斯突出的区域采用计算机matlab的相关功能,对涌出量进行了判断对相关的地应力、瓦斯压力进行了模拟。以此达到量化分析的作用。第五章节总结前人瓦斯抽放技术的基础上总结了主流瓦斯抽放方法1、按抽放中瓦斯来源分类这种分类方法有:本煤层瓦斯抽放、邻近层瓦斯抽放、采空区瓦斯抽放和围岩瓦斯抽放,各类瓦斯抽放方法的适用条件及抽放率。2、按抽放瓦斯的煤层是否卸压分类这种分类方法主要有:未卸压煤层抽放瓦斯和卸压煤层抽放瓦斯3、按抽放瓦斯与采掘时间关系分类主要分为:煤层预抽瓦斯、边采(掘)边抽和采后抽放瓦斯。4、按抽放工艺分类这种分类方法主要有:钻孔抽放、巷道抽放和钻孔巷道混合抽放。西欧各国根据开采关系划分的抽放瓦斯方法主要有:煤层预抽瓦斯、工作面抽放瓦斯、采空区抽放瓦斯和地面钻孔抽放煤层瓦斯。例举出了多种瓦斯不同开采阶段不同区域里使用的抽采方式,根据古汉山的具体情况制定出,适合该煤矿瓦斯治理的技术手段与管理方法。
第六章节主要总结了一些在瓦斯突出防治问题上的一些技术设备和管理办法。1、建立专业抽放瓦斯管理队伍瓦斯抽放是一项细致而复杂的工作,伴随着矿井的发展和延伸,经常需要不断地有组织有计划地完成大量的准备工作,日常管理和维护工作。2、建立合理的管理制度为了便于进行瓦斯抽放工作的管理,需要建立相应的合理的管理制度,这包括生产计划、安全规程、检查评比制度、操作规程、技术规范、停送气审批制度等。3、制订必要的安全措施及奖惩制度虽然瓦斯抽放是保证矿井安全生产,开发瓦斯资源的一项有效措施,但是抽放瓦斯工作本身又是直接与矿井瓦斯相接触,因此应特别注意各项工作本身的安全。
本文的主要研究成果与结论有:
1.总结了国内外瓦斯突出研究机理的研究现状。
2.总结了瓦斯预测的几种新的方法。
3.对比瓦斯治理的几种技术手段的优点缺点。
4.利用了BP神经网络的学习功能使用最速下降法,通过反方向传播来不断调整网络的权值和阈值,使得其网络的误差平方和最小,在大量数据的基础上建立了古汉山瓦斯涌出量的预测模型。
5.利用matlab模拟古汉山瓦斯突出,确定影响瓦斯突出问题的几种因素的作用。
6.完善了适合古汉山煤矿瓦斯治理的技术手段和管理方法。