本文關鍵詞：順層抽采鉆孔有效防突偏移量研究

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【摘要】：順層鉆孔預抽煤層瓦斯是區(qū)域治理煤礦瓦斯災害的重要措施,但在鉆孔施工過程中,會經(jīng)常發(fā)生鉆孔進入頂板或底板巖層中的偏移現(xiàn)象,當偏移量過大時會導致瓦斯無法穿過巖層進入到抽采鉆孔中,造成煤層瓦斯抽采的不均衡,形成局郭瓦斯抽采空白帶,對礦井的安全生產(chǎn)造成了極大隱患。本文以理論分析與數(shù)值模擬作為研究手段,對平煤五礦己15-32020工作面實施順層鉆孔預抽區(qū)段煤層瓦折時,部分鉆孔發(fā)生偏移但區(qū)域防突措施依然有效的現(xiàn)象進行科學的分析與合理的解釋,為抽采鉆孔合理優(yōu)化布置提供理論依據(jù)。本文以煤層瓦斯流動規(guī)律和鉆孔周圍煤巖體應力分布特征為研究基礎,分析偏移鉆孔周圍瓦斯流動規(guī)律和卸壓范圍,結果表明：巖層段偏移鉆孔周圍的瓦斯運移可看做半徑向穩(wěn)定流動,煤層段偏移鉆孔周圍的瓦斯運移可看做徑向穩(wěn)定流動,增大煤巖體的透氣性能有效提高鉆孔的抽采效果；側壓系數(shù)主要影響鉆孔卸范圍的形狀,鉆孔埋深的增大、煤巖體強度的減小、鉆孔直徑和軟化模量的增加都有利于擴大卸壓范圍。以試驗區(qū)實際情況為例,通過理論計算結合RFPA數(shù)直分析,研究巖層段偏移鉆孔的卸壓范圍大小、透氣性變化和瓦斯有效抽采半徑,數(shù)值分析結果表明：試驗區(qū)巖層段偏移鉆孔的實際卸壓范圍應介于0.357～0.525m間,卸壓范圍內巖體透氣性系數(shù)能提高至煤層透氣性系數(shù),經(jīng)300天時間的預抽,抽采鉆孔控制區(qū)域內的瓦斯壓力可降至0.445～0.579MPa。通過對比試驗區(qū)現(xiàn)場消突效果,表明數(shù)值模擬結果與現(xiàn)場實際基本一致,試驗區(qū)的順層抽采鉆孔有孜防突偏移量就是巖層段偏移鉆孔的卸壓范圍。經(jīng)綜合分析,順層鉆孔有效防突扁移量由原巖應力大小與分布、煤巖體力學參數(shù)、鉆孔孔徑所決定,受煤層瓦斯參數(shù)、煤層透氣性和抽采時間所影響。
【關鍵詞】：偏移鉆孔 抽采效果 卸壓范圍 透氣性系數(shù) 數(shù)值模擬
【學位授予單位】：河南理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TD712.6
【目錄】：

• 致謝4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 1 緒論11-21
• 1.1 選題背景及意義11-13
• 1.2 國內外研究現(xiàn)狀13-18
• 1.2.1 煤層瓦斯流動理論研究現(xiàn)狀13-15
• 1.2.2 孔洞周圍煤巖體應力場研究現(xiàn)狀15-17
• 1.2.3 預抽煤層瓦斯區(qū)域防突技術研究現(xiàn)狀17-18
• 1.2.4 存在的問題18
• 1.3 本文研究內容及技術路線18-21
• 1.3.1 研究內容18-19
• 1.3.2 技術路線19-21
• 2 試驗現(xiàn)場概況21-27
• 2.1 試驗區(qū)概況21-23
• 2.1.1 試驗區(qū)的位置21
• 2.1.2 煤層與頂?shù)装遒x存條件21-22
• 2.1.3 瓦斯賦存與瓦斯儲量22-23
• 2.2 試驗區(qū)的瓦斯抽采情況23-26
• 2.2.1 瓦斯抽采的必要性與可行性分析23-24
• 2.2.2 瓦斯抽采鉆孔的布置方式24-26
• 2.3 本章小結26-27
• 3 鉆孔周圍瓦斯流動規(guī)律27-37
• 3.1 煤層瓦斯的賦存27-29
• 3.1.1 煤層瓦斯賦存狀態(tài)27-28
• 3.1.2 煤層瓦斯含量28-29
• 3.2 瓦斯在煤層中的流動理論29-35
• 3.2.1 煤層瓦斯流動的基本規(guī)律29-32
• 3.2.2 鉆孔周圍瓦斯流動規(guī)律32-35
• 3.2.3 試驗現(xiàn)場鉆孔周圍瓦斯流動規(guī)律分析35
• 3.3 本章小結35-37
• 4 鉆孔周圍煤巖體應力分布的理論研究與數(shù)值分析37-53
• 4.1 巖體的原巖應力分布規(guī)律37-38
• 4.2 鉆孔周圍煤巖體的彈性應力分布38-41
• 4.2.1 鉆孔周圍煤巖體的基本假設38-39
• 4.2.2 鉆孔周圍煤巖體彈性應力分布方程39-40
• 4.2.3 側壓系數(shù)對鉆孔周圍煤巖體彈性應力分布的影響40-41
• 4.3 鉆孔周圍煤巖體的彈塑性應力分布41-47
• 4.3.1 鉆孔周圍煤巖體彈塑性狀態(tài)圈狀模型41-42
• 4.3.2 鉆孔周圍煤巖體彈塑性區(qū)應力分布解析42-46
• 4.3.3 現(xiàn)場實例分析46-47
• 4.4 鉆孔周圍巖體應力分布數(shù)值分析47-52
• 4.4.1 數(shù)值模型的建立47-49
• 4.4.2 數(shù)值模擬結果及分析49-52
• 4.5 本章小結52-53
• 5 鉆孔卸壓范圍瓦斯抽采效果數(shù)值分析與現(xiàn)場驗證53-73
• 5.1 鉆孔卸壓范圍瓦斯抽采效果數(shù)值分析53-64
• 5.1.1 鉆孔周圍煤巖體透氣性變化數(shù)值分析54-58
• 5.1.2 鉆孔瓦斯有效抽采半徑數(shù)值分析58-64
• 5.2 順層鉆孔預抽措施消突效果現(xiàn)場考察64-70
• 5.2.1 試驗區(qū)殘余瓦斯含量考察64-67
• 5.2.2 試驗區(qū)瓦斯殘余壓力考察67-68
• 5.2.3 試驗區(qū)瓦斯預抽效果分析68-70
• 5.2.4 試驗區(qū)預抽消突效果評價70
• 5.3 現(xiàn)場應用研究70-72
• 5.4 本章小結72-73
• 6 結論與展望73-75
• 6.1 結論73
• 6.2 展望73-75
• 參考文獻75-79
• 作者簡歷79-81
• 學位論文數(shù)據(jù)集81

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