瓦斯是賦存于煤層及圍巖中的與煤炭共生的非常規(guī)天然氣資源,儲(chǔ)量豐富,它是一種優(yōu)質(zhì)的清潔能源,但瓦斯事故高發(fā)也嚴(yán)重影響著煤炭行業(yè)的發(fā)展。鉆孔瓦斯抽采是現(xiàn)階段治理瓦斯災(zāi)害的主要技術(shù)手段之一,抽采鉆孔密封性劣化導(dǎo)致抽采濃度快速衰減是目前鉆孔瓦斯抽采遇到的主要問題之一,鉆孔密封質(zhì)量的好壞直接影響著瓦斯抽采的濃度、孔內(nèi)負(fù)壓、甚至整個(gè)鉆場(chǎng)的抽采效果。瓦斯抽采鉆孔密封段是由煤體-封孔材料-抽采管組成的異質(zhì)結(jié)構(gòu)體,受到應(yīng)力擾動(dòng)及封孔材料性質(zhì)差異的影響,鉆孔密封段異質(zhì)結(jié)構(gòu)變形損傷,漏風(fēng)加劇,抽采濃度降低。論文采用理論分析、數(shù)值模擬、實(shí)驗(yàn)室及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方法,研究順層瓦斯抽采鉆孔密封段煤體-封孔材料異質(zhì)結(jié)構(gòu)的損傷演化規(guī)律。研究過程中主要獲得的研究成果如下。1)分別從圍巖應(yīng)力、煤體結(jié)構(gòu)、異質(zhì)結(jié)構(gòu)及封孔材料的粘度、膨脹率、析水率、強(qiáng)度對(duì)鉆孔密封性的影響進(jìn)行了分析。得出應(yīng)力擾動(dòng)導(dǎo)致鉆孔周邊煤體超過其屈服強(qiáng)度產(chǎn)生塑性變形,裂隙發(fā)育,密封性降低。鉆孔注漿過程中漿液粘度上升速度越快,流動(dòng)性降低越快,漿液難以封堵裂隙。封孔材料的膨脹特性可為鉆孔圍巖提供一定的支護(hù)力,提高鉆孔密封段穩(wěn)定性和完整性,若表現(xiàn)出析水特性,水分... 

【文章來源】：煤炭科學(xué)研究總院北京市

【文章頁數(shù)】：94 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

水泥砂漿封孔法示意

開始發(fā)泡膨脹并將在鉆孔中產(chǎn)生徑向作用力，部分聚氨酯在膨脹力作用下將進(jìn)入鉆孔壁中的裂隙中，由此實(shí)現(xiàn)對(duì)鉆孔的密封。聚氨酯封孔首先需要人工將A料和B料均勻混合，并將其涂抹卷纏在瓦斯抽采管上的棉質(zhì)材料上，然后聚氨酯在鉆孔內(nèi)發(fā)泡、膨脹、凝固以達(dá)到鉆孔密封的目的。聚氨酯封孔的優(yōu)點(diǎn)式操作簡(jiǎn)便易行、膨脹速度快且封孔時(shí)間短，聚氨酯封孔法的缺點(diǎn)是聚氨酯材料本身具有輕微毒性，且經(jīng)過實(shí)驗(yàn)測(cè)定，聚氨酯材料強(qiáng)度較低在應(yīng)力作用下容易塑性變形，聚氨酯材料為多孔介質(zhì)材料，擠壓損傷后，孔裂隙發(fā)育形成漏氣通道[21]。圖1.2聚氨酯封孔法示意Fig1.2Schematicdiagramofpolyurethanesealingmethod

的選材有一定的要求，目前此種方法大多都選取水泥基類封孔材料，此種材料不能適應(yīng)鉆孔圍巖變形，工藝流程對(duì)工人操作的要求較高。目前“兩堵一注”封孔法使用的水泥基類封孔材料以水泥基材料為基礎(chǔ)加入若干種添加劑使其達(dá)到指定使用強(qiáng)度、凝固時(shí)間及膨脹特性。還有其他封孔材料例如高分子凝膠材料也進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)的封孔實(shí)驗(yàn)，取得了良好的封孔效果。高分子凝膠材料的特點(diǎn)是粘結(jié)性強(qiáng)、無毒可降解、適應(yīng)鉆孔圍巖變形、性價(jià)比高。1-復(fù)合囊袋；2-出漿管；3-注漿爆破閥；4-囊袋注漿閥；5-注漿管；6-堵頭；7-抽采管；8-漿液滲透區(qū)圖1.3“兩堵一注”囊袋注漿封孔裝置結(jié)構(gòu)原理Fig.1.3Structureandprincipleofholesealingdeviceof"twoblocksandoneinjection"(5)二次封孔法

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]高性能無機(jī)-有機(jī)復(fù)合注漿材料研究[J]. 管學(xué)茂,張海波,楊政鵬,李海艷,路建軍,狄紅豐,帥波,徐馳,王國普.  煤炭學(xué)報(bào). 2020(03)
[2]含層狀節(jié)理巖體力學(xué)性質(zhì)數(shù)值模擬研究[J]. 徐子瑤,虞松,付強(qiáng).  山東大學(xué)學(xué)報(bào)(工學(xué)版). 2020(03)
[3]鉆孔密封段異質(zhì)結(jié)構(gòu)變形破壞特征試驗(yàn)研究[J]. 楊偉東,霍中剛,舒龍勇,郝晉偉.  煤炭科學(xué)技術(shù). 2020(06)
[4]內(nèi)摩擦角對(duì)逐步開挖拱形巷道圍巖分區(qū)破裂化的影響[J]. 王學(xué)濱,田鋒,馬冰,張智慧,潘一山.  煤炭學(xué)報(bào). 2019(07)
[5]鉆孔密封段異質(zhì)結(jié)構(gòu)變形損傷及影響因素分析[J]. 郝晉偉,舒龍勇,齊慶新,霍中剛,楊偉東.  煤礦安全. 2019(06)
[6]沖擊荷載下層狀砂巖變形破壞及其動(dòng)態(tài)抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)研究[J]. 楊仁樹,許鵬,景晨鐘,范軍平,方士正,張航.  煤炭學(xué)報(bào). 2019(07)
[7]真三軸應(yīng)力條件下鉆孔圍巖塑性區(qū)及增透半徑研究[J]. 尹光志,魯俊,張東明,李銘輝,鄧博知,劉超.  巖土力學(xué). 2019(S1)
[8]瓦斯抽采鉆孔圍巖漏氣流場(chǎng)分析及漏氣位置測(cè)定研究[J]. 郝晉偉,舒龍勇,齊慶新,霍中剛,楊偉東.  煤炭工程. 2019(05)
[9]煤巖塑性軟化及擴(kuò)容特性對(duì)鉆孔密封性的影響[J]. 郝晉偉,齊慶新,舒龍勇,霍中剛,張浪.  煤炭學(xué)報(bào). 2019(05)
[10]卸荷速度對(duì)圍巖變形影響的試驗(yàn)研究[J]. 侯公羽,梁金平,周蒙輝,崔永科.  煤炭學(xué)報(bào). 2019(04)

博士論文
[1]瓦斯抽采鉆孔密封性控制理論與技術(shù)研究[D]. 郝晉偉.煤炭科學(xué)研究總院 2019
[2]基于等效基質(zhì)尺度的煤體力學(xué)失穩(wěn)及滲透性演化機(jī)制與應(yīng)用[D]. 盧守青.中國礦業(yè)大學(xué) 2016
[3]地下開采中接觸帶復(fù)合巖體非協(xié)調(diào)變形及控制研究[D]. 王其虎.武漢科技大學(xué) 2015
[4]瓦斯抽采鉆孔周邊煤巖滲流特性及粉體堵漏機(jī)理[D]. 胡勝勇.中國礦業(yè)大學(xué) 2014
[5]鉆孔封孔段失穩(wěn)機(jī)理分析及加固式動(dòng)態(tài)密封技術(shù)研究[D]. 張超.中國礦業(yè)大學(xué) 2014

碩士論文
[1]軟煤順層瓦斯抽采鉆孔封孔新工藝及合理參數(shù)研究[D]. 國林東.煤炭科學(xué)研究總院 2019
[2]聚合物粉末改性水泥基封孔材料的實(shí)驗(yàn)研究[D]. 孫煒浩.中國礦業(yè)大學(xué) 2017
[3]封孔段鉆孔失穩(wěn)機(jī)制及封孔材料特性分析[D]. 李松濤.河南理工大學(xué) 2017
[4]土體中水平鉆孔孔壁穩(wěn)定性分析及試驗(yàn)研究[D]. 劉大金.吉林大學(xué) 2006



本文編號(hào)：3338333