本文關鍵詞：“三軟”煤層水力沖孔卸壓增透關鍵技術及應用，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：“三軟”單一突出煤層無法通過開采保護層卸壓增透,由于其頂底板巖體質軟破碎、煤體結構破壞嚴重,無法進行水力壓裂,只能采用水力沖孔出煤、卸壓增透,實現(xiàn)快速抽采達標。本文在對以往水力沖孔技術系統(tǒng)分析的基礎上,采用一系列新型沖孔裝備,通過實驗室實驗、現(xiàn)場試驗、理論分析和數值模擬,提出一套適合于“三軟”煤層的快速卸壓增透技術。首先,利用Hoek-Brown破壞準則,以高壓水射流破煤機理為基礎,建立水力沖孔前后鉆孔周圍應力分布的數學模型,計算鉆孔周圍卸壓區(qū)域,確定水力沖孔卸壓影響范圍。其次,針對水力沖孔后出現(xiàn)的應力拱現(xiàn)象,引入散體力學理論分析鉆孔成拱的極限跨度;并通過直剪試驗,研究含水率對鉆孔成拱的影響,為沖孔前后鉆孔是否成拱穩(wěn)定提供依據。據此,系統(tǒng)探討了“三軟”煤層水力沖孔卸壓增透機理。最后,采用鉆沖一體化系統(tǒng)裝置和瓦斯抽采孔水力作業(yè)機等裝備,在鄭州煤炭工業(yè)(集團)有限責任公司大平煤礦和告成煤礦“三軟”煤層進行了工業(yè)性試驗,初步提出了一套多階段、多途徑增透技術:第一階段的中風壓快速鉆進和退鉆過程中的高壓水射流沖孔的鉆沖一體化技術,聯(lián)抽階段的老孔多次修復增透技術和裸孔螺桿鉆具透孔、高壓水射流增透技術�，F(xiàn)場應用結果表明:穿層鉆孔采用鉆沖一體化技術后瓦斯抽采半徑增加1.5倍,煤層透氣性系數提高2倍;對臨時封孔的裸孔多階段增透后,測試鉆孔的瓦斯抽采量提高2~2.5倍;老孔修復增透后,瓦斯抽采純量增加0.4~4.2倍。
【關鍵詞】：“三軟”煤層 水力沖孔 卸壓增透 高效抽采
【學位授予單位】：河南理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TD712.6
【目錄】：

• 致謝4-5
• 摘要5-6
• abstract6-11
• 1.緒論11-31
• 1.1 引言11-12
• 1.2 文獻綜述12-28
• 1.2.1 煤層卸壓增透研究12-13
• 1.2.2 水力沖孔技術研究13-24
• 1.2.3 瓦斯抽采鉆孔穩(wěn)定性研究24-27
• 1.2.4 散體力學的研究27-28
• 1.3 存在的問題28
• 1.4 研究內容28-29
• 1.5 技術路線29-31
• 2.水力沖孔卸壓增透理論基礎31-55
• 2.1 高壓水射流破煤機理31-35
• 2.1.1 高壓水射流破煤過程31-32
• 2.1.2 水射流沖擊破煤的門檻壓力32-33
• 2.1.3 高壓水射流破煤基本參數33-35
• 2.2 基于H-B準則的水力沖孔卸壓增透機理35-44
• 2.2.1 煤巖體Hoek-Brown破壞準則35-37
• 2.2.2 鉆孔周圍煤體力學特性分析37-43
• 2.2.3 水力沖孔后鉆孔卸壓區(qū)的變化規(guī)律43-44
• 2.3 鉆孔抽采瓦斯流固耦合模型44-47
• 2.3.1 瓦斯流動控制方程44-46
• 2.3.2 孔隙率和滲透率耦合方程46
• 2.3.3 煤體變形控制方程46-47
• 2.3.4 模型邊界條件設定47
• 2.4 鉆孔“散體拱”的形成與破壞47-54
• 2.4.1 軟煤散體成拱力學分析48-50
• 2.4.2 沖孔后鉆孔“散體拱”變化規(guī)律50-54
• 2.5 本章小結54-55
• 3.鉆沖一體化技術55-75
• 3.1 鉆沖一體化系統(tǒng)裝備55-58
• 3.1.1 高壓水泵55-56
• 3.1.2 鉆沖一體化鉆頭56-57
• 3.1.3 高壓密封系統(tǒng)57-58
• 3.1.4 高壓水射流噴嘴58
• 3.2 鉆沖一體化技術58-67
• 3.2.1 鉆進風壓穩(wěn)孔機理58-64
• 3.2.2 鉆進風力排渣機理64-67
• 3.3 鉆沖一體化技術應用67-74
• 3.3.1 試驗區(qū)簡介67-68
• 3.3.2 鉆沖一體化鉆孔設計68
• 3.3.3 鉆沖一體化技術工藝實施68-70
• 3.3.4 應用效果考察分析70-74
• 3.4 本章小結74-75
• 4.瓦斯抽采孔修復增透技術75-87
• 4.1 鉆孔修復增透裝備75-78
• 4.1.1 瓦斯抽采鉆孔水力作業(yè)機75-76
• 4.1.2 型號及基本參數76-77
• 4.1.3 用途及工作原理77-78
• 4.2 瓦斯抽采鉆孔修復增透技術78-80
• 4.2.1 瓦斯抽采鉆孔抽采量衰減控制因素78-79
• 4.2.2 鉆孔修復增透作用79-80
• 4.3 鉆孔修復增透技術應用80-85
• 4.3.1 試驗區(qū)簡介80-81
• 4.3.2 老孔水力修復增透工藝實施81-83
• 4.3.3 應用效果考察分析83-85
• 4.4 本章小結85-87
• 5.裸孔多階段增透技術87-103
• 5.1 裸孔多階段增透裝備87-88
• 5.2 裸孔多階段增透技術88-92
• 5.2.1 瓦斯抽采鉆孔優(yōu)化88-89
• 5.2.2 臨時封孔抽采89-90
• 5.2.3 變負壓抽采瓦斯90-91
• 5.2.4 多階段增透91-92
• 5.3 裸孔多階段修復增透技術應用92-96
• 5.3.1 試驗區(qū)簡介92
• 5.3.2 裸孔多階段增透鉆孔設計92-93
• 5.3.3 裸孔多階段增透工藝實施93-94
• 5.3.4 應用效果考察分析94-96
• 5.4 抽采負壓與抽采流量關系96-103
• 5.4.1 試驗區(qū)簡介96-97
• 5.4.2 試驗方案97
• 5.4.3 數據整理及分析97-103
• 6.結論與展望103-105
• 6.1 結論103-104
• 6.2 展望104-105
• 參考文獻105-111
• 作者簡介111-113
• 學位論文數據集113

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本文編號：386935