古汉山煤矿瓦斯灾害防治技术的研究选题报告.docx

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古汉山煤矿瓦斯灾害防治技术的研究选题报告

研究生论文选题报告及论文工作计划

研究生姓名

学科（专业）

研究方向

指导教师

2011年11月26日

选题报告须知

一、选题原则

（一）博士生：

1、应选择学科前沿，对科学技术进步有重要的理论意义或较大理论意义的课题，也可选择对国民经济发展有重要或较大理论意义或实用价值的课题。

2、课题具有很大的难度，便于作者做出创新性成果。

3、要有先进的科学实验或运算手段验证理论作保证。

4、要尽量结合导师的科研任务进行选题。

5、要广泛阅读文献资料，要对本学科及相关学科研究状况和最新进展有全面的了解，写出文献综述。

（二）硕士生：

1、应选择有较大的科学研究意义或有一定理论意义的课题，也可以选择对国民经济建设有较大实用价值或一定价值的课题。

2、课题要具有先进性，便于作者提出新见解。

3、课题要有一定的份量和难度，同时要考虑在一年内完成。

4、要对实验条件，计算手段有恰当的估计。

5、要尽量结合导师的科研任务进行选题。

6、要广泛阅读文献资料，了解本领域国内外学术研究动态，写出文献综述。

二、基本要求

1、查阅文献资料一般要：

博士生中外文献限于近5年内50篇以上；硕士生30篇以上。

2、博士生通过选题报告后与论文答辩申请相隔期为1.5年，硕士生为1年。

博士生要在省级以上科技情报所进行查新。

3、书写格式：

（1）论文题目（或选题范围）

（2）综述（国内外在这一领域已进行的工作及自己要进行的研究）

（3）课题的实用价值或理论意义

（4）课题研究方案

（5）实验、试验设想

（6）所阅读的文献、资料

（7）论文工作安排

论文题目（或选题范围）古汉山煤矿瓦斯灾害防治技术的研究

1、综述

河南煤化焦煤集团古汉山矿属于瓦斯突出矿井，本文首先对矿井概况进行了阐述，并通过已有瓦斯参数对15采区瓦斯涌出量进行了预测，分析了该矿井瓦斯抽采现状、工作面瓦斯涌出规律、采空区瓦斯涌出在工作面瓦斯涌出占有比例以及该矿井采空区采用的埋管抽采瓦斯方法和抽采参数，认为该矿井采空区瓦斯抽采仍然存在诸多不足之处。

通过对试验采空区瓦斯运移规律的总结及国内外采空区瓦斯抽采方法的分析，构建了该矿井试验采空区瓦斯抽采数值模型并进行了数值模拟，通过对比分析瓦斯运移分布规律及模拟结果，得出了该矿井试验采空区主管埋管深度为150m，并在50m、100m连接有长度为30m的支管，进行瓦斯抽采，其效果最好，可使上隅角瓦斯浓度降到0.7%以下。

目前该矿井进行地面钻孔瓦斯抽采浓度高达50%~65%，采用高位钻孔抽采和埋管抽采相结合，将对上隅角瓦斯浓度超限进行治理的效果会更加明显，亦可作为古汉山矿采空区实际瓦斯抽采的理论依据，对该矿井采空区瓦斯抽采效率的提高有一定的实际指导意义。

2、选题背景

煤炭资源是我国最丰富的国家之一，占世界煤炭产量的37%左右，在世界产煤国中居第一位。

我国的主要能源就是煤炭，分别占消费总量和一次能源生产的69%和76%，在以后相当长的时期间里，煤炭仍将是我国的主要能源结构。

根据国家煤炭工业“十二五”规划的目标，到2015年，我国煤炭总产量将达到36～38亿吨。

2010年1月至10月，在煤炭的产量同比大幅增长情况下，全国的煤矿共发生各类事故1117起、共死亡2048人，虽然同比有所下降，但全国煤矿安全生产形势依然十分严峻，特别是瓦斯事故总量上升，重大瓦斯事故增加，煤与瓦斯突出事故多发。

煤矿技改、整合过程中的矿井，由于地质条件不清，瓦斯技术参数缺少等客观原因，导致瓦斯事故频发。

因此，可以说瓦斯灾害仍然是煤矿安全生产的最大威胁和“第一杀手”。

因此，有效防治瓦斯事故，不仅是煤矿安全生产的重要前提，同时又是高瓦斯矿井实现高产高效的关键，为矿井采区的顺利接替和提高产量提供保障。

根据实践表明，瓦斯抽采已经成为了降低煤与瓦斯突出事故的最有效措施。

对矿井瓦斯进行抽采，其意义在于通过抽采，能够降低矿井瓦斯的涌出量以及回采空间的瓦斯浓度，进而确保矿井的安全生产。

矿井瓦斯抽采是运用瓦斯抽采泵或者其他的抽采设备，运用真空泵为动力，用专用管路将采空区、煤体内、泄压煤层中那些高浓度瓦斯抽采到地表然后加以利用或者抽往井下安全地点加以稀释或者抽往地表放空。

目前普遍认为，煤层瓦斯抽采不仅可以降低矿井的瓦斯涌出量，防治瓦斯爆炸和煤与瓦斯突出灾害，抽出的瓦斯还可以变害为利，能够作为煤炭的伴生资源进而加以开发和利用。

矿井瓦斯是一种优质纯净燃料，浓度在90%以上的甲烷，热值与天然气相当，具有很好的商业利用价值。

另外，CH4对臭氧层的破坏和造成全球气候变暖的效果比CO2强20倍左右，通过瓦斯的抽采和瓦斯的利用，不仅可大大减少瓦斯对大气的污染，还对环境保护有至关重要的作用[34]。

在高瓦斯浓度的回采工作面和掘进工作面中，由于目前生产条件和技术水平的限制，瓦斯问题已经是尤为突出，是生产效率提高的一大“瓶颈”，实现煤矿安全和高效的关键所在是最大限度的抽采和稀释瓦斯。

3、国内外研究现状

在矿井的瓦斯来源中是占有相当的比例的是采空区的瓦斯涌出，主要由于在瓦斯的矿井采煤时（特别在开采多煤层的时侯），从邻近的煤层、煤柱、围岩和工作面丢煤中，都会向采空区中涌出瓦斯，在工作面开采过程中和在工作面采完了密闭之后都会有瓦斯涌出。

以致于有很多矿井采空区的瓦斯可以达到整个矿井瓦斯涌出总量的一半以上，达到60%。

特别是在这种高瓦斯浓度厚煤层的矿井开采过程中，采空区瓦斯涌出的量更高。

对这部分瓦斯仅仅采取通风的办法来处理，很明显是有困难的而且又不经济的，因此瓦斯抽采是一个不仅有效而且可行的措施[1][2]。

目前来说采空区瓦斯抽采已经成为主要的抽采瓦斯方法之一。

在国外一些主要的采煤国都很重视这类瓦斯的抽采，抽出的瓦斯量在总抽采的量中占有比较大的比重，比如德国和日本均达到30%左右。

在采空区的瓦斯危害中，上隅角的瓦斯集聚是抽采重点。

国内外技术人员的努力攻关的重点之一就是工作面的上隅角瓦斯积聚和处理问题。

波兰、日本和德国采用小型气动风机吹散上隅角积聚的瓦斯；前苏联采用抽采泵抽排上隅角瓦斯[3][4]；法国煤矿运用压风引射器引排综采面上隅角的瓦斯。

采空区瓦斯的治理是世界各主要的产煤国所共同面临的问题。

各个主要产煤国是根据本国的煤矿自身的特点以及各采空区瓦斯不同程度涌出量，针对工作面的上隅角瓦斯超限问题所研制出了各种各样的瓦斯治理技术。

欧洲的各主要产煤国是采用压风引射器来引排工作面的上隅角瓦斯，用小型气动风机来稀释上隅角瓦斯等等，这些技术的应用的确起到了一定的作用，但是没有却从根本上解决上隅角的超限问题。

目前，国内采用的采空区瓦斯治理技术见表1.1，这些方法都在不同矿区得到了比较广泛的应用。

不同矿区根据各采空区的不同特点，采用了不同的治理方案，平顶山矿区的采空区瓦斯治理主要是采用外错尾巷引排法、采空区上隅角埋管抽采法、采空区密闭抽采法以及顶板瓦斯道法等等；海南矿区主要是采用解决采空区瓦斯主要技术手段有顶板走向的钻孔抽采、瓦斯专用排放巷、高位抽放巷等；铁法矿区主要采用de对采空区的瓦斯进行治理和控制的方法有井下回风的高位瓦斯道法、导入法、采空区的密闭抽采法、采空区的上隅角埋管抽采法等等；阳泉矿区在采取了多种技术手段来抽采邻近煤层瓦斯，也把采空区瓦斯抽采作为一项重点工作，形成了要综合治理的有利局面。

表1.1采空区瓦斯治理技术

Tab.1.1Gascontroltechnologyingob

类型

煤矿治理瓦斯方法名称

采空区瓦斯治理方法

从回风巷布孔抽采卸压带、冒落带的瓦斯方法

从回风巷抬高钻场布孔抽采卸压带、冒落带的瓦斯方法

低位专用抽瓦斯巷抽采卸压带、冒落带的瓦斯方法

密闭回风巷横贯插管抽采采空区积聚的瓦斯方法

密闭尾巷抽采采空区积聚的瓦斯方法

埋管抽采采空区积聚的瓦斯方法

顶煤专用巷抽采采空区得的瓦斯方法

顶煤专用巷与埋（插）管相结合抽采采空区的瓦斯方法

钻孔抽采老空区的瓦斯方法

密闭插管抽采老采空区的瓦斯方法

上隅角工作面的瓦斯抽采方法

4、课题的实用价值和理论意义

我国是煤炭资源最为丰富的国家之一，煤炭产量占世界的37%以上，是世界第一产煤大国。

煤炭是我国的主要能源，分别占一次能源生产和消费总量的76%和69%，在未来相当长的时期内，我国仍将是以煤为主的能源结构。

根据国家煤炭工业“十二五”规划的目标，到2015年，我国煤炭总产量将达到36～38亿吨。

2010年1月至10月，在煤炭产量同比大幅增长的情况下，全国煤矿共发生各类事故1117起、死亡2048人，虽然同比有所下降，但全国煤矿安全生产形势依然十分严峻，特别是瓦斯事故总量上升，重大瓦斯事故增加，煤与瓦斯突出事故多发，煤矿技改、整合过程中瓦斯事故频发。

瓦斯灾害仍然是煤矿安全生产的最大威胁和“第一杀手”。

因此，有效防治瓦斯事故，不仅是煤矿安全生产的重要前提，同时又是高瓦斯矿井实现高产高效的关键，为矿井采区的顺利接替和提高产量提供保障。

根据实践表明，瓦斯抽采已经成为了降低煤与瓦斯突出事故的最有效措施。

矿井瓦斯抽采的意义在于通过抽采，可降低矿井瓦斯涌出量和回采空间中的瓦斯浓度，保证矿井安全生产。

煤矿瓦斯抽采是利用瓦斯抽采泵或其他抽采设备，以真空泵为动力，使用专用管路将煤体内、采空区、泄压煤层中的高浓度瓦斯抽采到地表加以利用或抽往井下安全地点加以稀释或抽往地表放空。

目前普遍认为，煤层瓦斯抽采不仅是降低矿井瓦斯涌出量，防治瓦斯爆炸和煤与瓦斯突出灾害的重要措施，而且抽出的瓦斯还可以变害为利，作为煤炭的伴生资源加以开发利用。

矿井瓦斯是一种优质纯净燃料，浓度在90%以上的甲烷，热值与天然气相当，具有很好的商业利用价值。

另外，CH4对臭氧层的破坏比CO2强16倍，通过抽采和瓦斯利用，可减少瓦斯对大气的污染，对环境保护至关重要。

在高瓦斯回采工作面和掘进工作面，由于当前技术水平和生产条件的限制，瓦斯问题变得尤为突出，成为制约生产效率的一大“瓶颈”，最大限度的抽采和稀释瓦斯是实现煤矿安全和高效的关键所在。

5、课题研究方案

为了研究古汉山古汉山煤矿瓦斯灾害防治技术，采用瓦斯抽采方法进行治理，以瓦斯抽采为基础，理论分析采空区瓦斯抽采方法，利用CFD软件进行数值模拟，得出该试验矿井采空区瓦斯无抽采措施下及采取相关抽采措施后的渗流规律，并最终提出针对该试验矿井采空区瓦斯抽采的措施及注意事项。

主要内容如下：

1、古汉山矿井概况；

2、采空区抽采瓦斯的基础参数；

3、采空区瓦斯抽采方法和抽采理论；

4、结合古汉山矿井采空区现场实际数据，应用CFD软件建立物理相似模型并确定各物理边界，得出该试验矿井采空区抽采参数及抽采瓦斯注意事项。

6、所阅读的文献、资料

[1]于不凡.煤矿瓦斯灾害防治及利用技术手册（修订版）[M].北京:

煤炭工业出版社,2005.

[2]马丕梁.煤矿瓦斯灾害防治技术手册[M].北京:

化学工业出版社,2007.

[3]肖海燕.采空区流线分布规律数值模拟研究[D].西安:

西安科技大学,2009.

[4]李守国.采空区瓦斯分布及运移规律研究[D].沈阳:

煤科总院沈阳研究院,2009

[5]张伟.综放面采空区瓦斯渗流规律及其数值模拟研究[D].西安:

西安科技大学,2008.

[6]林柏泉,张建国.矿井瓦斯抽采理论与技术[M].北京:

中国矿业大学出版社,1996.

[7]黄魁.综采工作面采空区瓦斯抽采技术的应用研究[D].太原理工大学,2009,5:

7~13.

[8]丁百川.矿井瓦斯抽采管网系统的优化管理技术[D].阜新:

辽宁工程技术大学,2002,12:

6~21.

[9]祁书峰.提高回采工作面瓦斯抽采率的途径[J].焦作工学院学报,2000,5,（3）:

161~164.

[10]陈杰等.关于聚氨酷封孔可提高瓦斯抽采效果的研究[J].煤炭工程,2003,（8）:

47~49.

[11]李铁良,陶玉梅,刘先平.采空区瓦斯涌出特征与抽采方法综述[J].煤矿安全,2003,4（4）:

22~24.

[12]王玉武,富向,杨宏伟.采空区瓦斯抽采技术优选及适用性分析[J].煤矿安全,2008,5:

77~82.

[13]LIUYu-Zhou.Safetyanalysisofstabilityofsurfacegasdrainageboreholesabovegoafareas[J].Journalofcoalscience&,engineering（China）,2007,13

（2）.

[14]煤矿瓦斯综合治理手册[M].煤矿科技出版社,2008.

[15]王永祥.浅谈煤矿瓦斯治理与煤层气开发[J].煤炭工程,2008,5.

[16]姚征,陈康民.CFD通用软件综述[J].上海理工大学学报,2002,24（20）:

137~144.

[17]梁栋.采空区瓦斯浓度分布规律的试验研究[J].煤炭科学技术.1992,3.

[18]王继仁,马平.半封闭采空区瓦斯运移的示踪分析[J].阜新矿业学院学报,1995,14

（2）:

1~3.

[19]齐庆杰.采场瓦斯三维流动及瓦斯浓度的数值解法[J].阜新矿业学院学报,1990（4）.

[20]缪协兴,刘卫群,陈占清.采动岩体渗流理论[M].北京:

科学出版社,2004.

[21]MAWen-ding,XUJia-lin,ZHANGShao-hua.ExperimentalStudyonMethaneExplosionIgnitedbySparksofCableBoltBreakage[J].JournalofChinaUniversityofMining&Technology,2004,14

（2）:

184~188.

[22]GaoMing-Tan,YunLiang-Teng,GuiRong.NumericalSimulationofGasDrainageinLow-PermeabilityFissuredCoal[A].Modeling,SimulationandOptimization,WMSO,2008InternationalWorkshopon;HongKong,TBD,China[C].2008.

[23]王福军.计算流体动力学分析[M].北京:

清华大学出版社,2004.

[24]傅德薰,马延文.计算流体力学[M].北京:

高等教育出版社,2004.

[25]王戈.综采工作面充填开采采空区瓦斯运移研究[D].长沙:

湖南科技大学,2009.

[26]金佩剑.寺河矿提高瓦斯抽采效果研究[D].阜新:

辽宁工程技术大学2008.

[27]SiberianBranch.ModelingofAir-GasandDynamicProcessesinDrivingDevelopmentWorkingsintheGas-BearingCoalSeams.JournalofMiningScience,V01.38,No.2,2002.

[28]张兴华.综采工作面采空区瓦斯运移规律及其运用[D].阜新:

辽宁工程技术大学,2002.

[29]章梦涛,王景琰.采场空气流动状况的数学模型和数值方法[J].煤炭学报,1983,8（3）:

46~54.

[30]马丕梁，蔡成功.我国煤矿瓦斯综合治理现状及发展战略[J].煤炭科学技术，2007,35（12）.

[31]朱银昌,候贤文.《煤矿安全工程设计》[M].北京：

煤炭工业出版社，1995年.

[32]许家林.采空区瓦斯抽采钻孔布置的研究[J].煤炭科学技术,1997,4.

[33]秦跃平,宋宜猛,罗维等.回采过程中采空区瓦斯运移数值模拟研究[J].矿业工程研究,2009.

[34]马丕梁，范启炜.我国煤矿抽放瓦斯现状及展望[J].中国煤炭，2004，02.

论文工作计划

论文工作计划

起止日期

阶段工作内容及计划完成的指标

相关的资料、数据的收集和准备阶段

模型构建及综合治理方案决策阶段

论文撰写

论文审阅

答辩

2010.11—2010.12

2011.1—2011.7

2011.8—2011.10

2011.11

2011.12

查阅国内外矿山安全相关资料，深入理解和掌握矿山安全的相关知识。

通过实地调研获得进一步资料，开展研究工作

撰写、修改论文

论文印刷、装订、送审

答辩工作

实验设备及其他条件落实情况：

属于哪一级科研项目及所属类型（国家重点、部委、省（市）、校重点、横向、自选等）及经费来源、金额：

（单位千元）

在所属论文类型、选题来源前划“√”（只可选择一项填写）

论文类型

理论研究

应用基础

用于生产

其他

选题来源

指导教师所承担的科研

课题或其中的子课题

委托或定向单位所承担

的科研课题或其子课题

自选题

指导教师意见：

导师签字年月日

导师组意见：

签字年月日

研究生论文选题报告评审纪要

教研室（研究室）

主持人：

时间：

参家

加姓

评名

审及

的职

专称

姓名

职称

姓名

职称

评提

审出

会的

对问

开题

题及

报意

告见

请专家按下列指标评议选项报告，在评价项栏划“√”。

等级

指标

优

良

中

差

论

文

选

题

选题有新意，有较大的科学理论意义或对国民经济建设有较大的实用价值。

选题有一定的理论意义或一定的实用价值。

选题尚可，对生产有意义。

选题不当，理论意义或使用价值不明确。

文

献

综

述

阅读广泛，综述能力很强，了解本领域国内外学术研究动态主攻方面明确。

阅读比较广泛，综述分析能力较强，了解本领域前人主要工作，明确工作方向。

基本了解本学科及相关学科的研究状况和进展，综述尚可。

综述不够全面，对本学科及相关学科的研究不十分了解。

是否

通过

签字年月日

学科（专业）学位委员会审批意见：

签字年月日