隨著煤礦開采深度的不斷增加、地應(yīng)力增高、煤層透氣性降低,致使瓦斯事故頻發(fā),嚴重威脅煤礦安全生產(chǎn)。治理瓦斯的根本方法是瓦斯抽采,而決定抽采效果的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一是鉆孔密封。本文針對瓦斯抽采鉆孔密封漿液流動軌跡磁性成像問題,建立含裂隙相似材料單元磁性強度解算模型,研發(fā)多維磁場監(jiān)測-成像軟件,通過相似材料磁性漿液配合比實驗、相似材料磁性漿液密封實驗,并借助于自主搭建的三維磁性監(jiān)測系統(tǒng),揭示相似材料內(nèi)部破裂特征、漿液膠結(jié)位置的磁性分布規(guī)律,為密封漿液成像技術(shù)提供參考,主要研究內(nèi)容及成果如下:（1）基于反投影重建算法以及線性方程組的基本原理,以立方體為數(shù)學(xué)模型,建立X軸、Y軸、Z軸及對角線方向的線性方程組,構(gòu)建含裂隙相似材料單元磁性強度解算模型,研發(fā)多維磁磁場監(jiān)測-成像軟件,實現(xiàn)精度范圍內(nèi)試樣某一點的磁性強度大小求解、成像。（2）通過不同磁性粒子類型、不同磁性粒子粒度以及不同磁性粒子質(zhì)量分數(shù),進行多因素、多水平下的密封漿液配合比實驗,并根據(jù)漿液流動特性、沉降率,剔選出適合含裂隙相似材料的密封漿液配合比。（3）借助于三維磁性監(jiān)測系統(tǒng)對密封后含裂隙相似材料進行三維監(jiān)測,分析了試樣不同監(jiān)測面的磁性強度分布... 

【文章來源】：西安科技大學(xué)陜西省

【文章頁數(shù)】：71 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

抽采鉆孔瓦斯壓力及安全度變化規(guī)律

、79]圖1.2 磁性粒子的特征規(guī)律分析在磁性粒子運移模型和成像方法方面，Zhang[72]基于前人大量的成果，建立運移模型分析了多孔介質(zhì)中磁性漿液的流動規(guī)律；Yu[73]研究了納米二氧化硅顆粒在三種不同孔隙介質(zhì)中的運移規(guī)律；An[74]基于對極低滲透率和微米至納米尺度孔隙毛細效應(yīng)的研究，建立了模擬頁巖儲層納米粒子運移的數(shù)學(xué)模型；曹孟菁[75]建立磁性流體在微圓管中非線

成膠結(jié)體的磁場進行準確捕捉是實現(xiàn)漿液流動軌跡成像的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。由于霍爾元件有著在靜止狀態(tài)下感受磁場的獨特能力，具有簡單、小型、頻率響應(yīng)寬、動態(tài)范圍大、壽命長以及耐磨損等優(yōu)點。本章首先簡單介紹霍爾元件監(jiān)測磁場的基本原理以及霍爾元件組成，同時基于霍爾效應(yīng)建立三維磁性監(jiān)測系統(tǒng)并對系統(tǒng)中每個單元的組成以及主要技術(shù)參數(shù)進行介紹，為建立單元磁性強度求解模型提供支撐。2.1 霍爾效應(yīng)的基本原理霍爾效應(yīng)在 1879 年被美國物理學(xué)家霍爾（Edwin Hall）發(fā)現(xiàn)。它定義了磁場和感應(yīng)電壓之間的關(guān)系，指的是在置于磁場的導(dǎo)體或半導(dǎo)體中通入電流，在垂直于電流方向的洛倫茲力作用下電子向半導(dǎo)體一邊偏轉(zhuǎn)，在這個側(cè)面上形成電子累積，而半導(dǎo)體另一面由于缺少電子產(chǎn)生等量的正電荷，此時，在半導(dǎo)體的兩側(cè)就產(chǎn)生了一個電勢差，如圖 2.所示�；魻栐胖迷诖艌鲋校旊娏魍ㄟ^霍爾元件時，每一個通過霍爾元件的電子受到來自磁場的洛倫茲力和與之相反的電場力，當洛倫茲力與電場力平衡時，霍爾元件兩側(cè)會產(chǎn)生穩(wěn)定的電勢差，這個電勢差稱為霍爾電壓 Uh，因此，可以利用霍爾效應(yīng)對磁場進行準確測量。B

【參考文獻】：
期刊論文
[1]四氧化三鐵納米材料的制備與應(yīng)用[J]. 朱脈勇,陳齊,童文杰,闞加瑞,盛維琛.  化學(xué)進展. 2017(11)
[2]卸壓區(qū)不同鉆孔長度抽采條件下瓦斯運移特性試驗[J]. 許江,蘇小鵬,彭守建,劉義鑫,馮丹,劉龍榮.  巖土力學(xué). 2018(01)
[3]納米磁性流體應(yīng)用的研究現(xiàn)狀及發(fā)展[J]. 封士彩.  科技與創(chuàng)新. 2017(21)
[4]加載與卸載過程瓦斯抽采鉆孔變形特征[J]. 石占山,梁冰,王巖,秦冰.  煤炭學(xué)報. 2017(06)
[5]負壓對瓦斯抽采的作用機制及在瓦斯資源化利用中的應(yīng)用[J]. 程遠平,董駿,李偉,陳明義,劉坤.  煤炭學(xué)報. 2017(06)
[6]納米四氧化三鐵制備及其吸附剛果紅的性能研究[J]. 王力霞,于云秋,姚文生.  無機鹽工業(yè). 2017(04)
[7]煤層瓦斯運移機制的關(guān)鍵參數(shù)表征[J]. 劉永茜,張玉貴,張浪.  巖石力學(xué)與工程學(xué)報. 2017(05)
[8]我國深部煤與瓦斯共采戰(zhàn)略思考[J]. 袁亮.  煤炭學(xué)報. 2016(01)
[9]深部煤與瓦斯共采中的優(yōu)質(zhì)瓦斯通道及其構(gòu)建方法[J]. 馬念杰,李季,趙希棟,趙志強,劉洪濤,賈后省.  煤炭學(xué)報. 2015(04)
[10]新型瓦斯抽采鉆孔注漿封孔方法及封堵機理[J]. 王振鋒,周英,孫玉寧,王永龍.  煤炭學(xué)報. 2015(03)

博士論文
[1]基于煤與瓦斯共采的無風(fēng)掘進瓦斯與氧氣阻隔機理研究[D]. 付明明.北京科技大學(xué) 2017
[2]礦井瓦斯抽采管網(wǎng)運行優(yōu)化方法研究[D]. 劉占宇.中國礦業(yè)大學(xué)(北京) 2016
[3]磁性流體微尺度流動規(guī)律實驗研究[D]. 曹孟菁.北京科技大學(xué) 2016
[4]鉆孔封孔段失穩(wěn)機理分析及加固式動態(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]基于磁性納米粒子自組裝的制備及熒光傳感應(yīng)用[D]. 宮素芹.安徽師范大學(xué) 2017
[2]環(huán)境友好可再生型磁性復(fù)合材料的制備及應(yīng)用性能[D]. 郁榴華.南京理工大學(xué) 2017
[3]超順磁功能分子制備及性能研究[D]. 胡光強.天津科技大學(xué) 2017
[4]演馬莊礦瓦斯抽采鉆孔流量計算研究[D]. 董偉.河南理工大學(xué) 2016
[5]聚氨酯注漿封孔材料的制備及性能研究[D]. 丁大勇.遼寧工程技術(shù)大學(xué) 2015
[6]義安礦瓦斯抽采封孔與漏氣處置技術(shù)研究[D]. 楊坤.河南理工大學(xué) 2014
[7]瓦斯抽采聯(lián)管系統(tǒng)及濃度控制方法研究[D]. 王振鋒.河南理工大學(xué) 2009
[8]采空區(qū)瓦斯分布及運移規(guī)律研究[D]. 李守國.煤炭科學(xué)研究總院 2009
[9]納米磁性粉體材料及磁流體的制備[D]. 王秀宇.天津大學(xué) 2003



本文編號：3422614