本文關(guān)鍵詞：五輪山煤礦8煤順層鉆孔抽采半徑時(shí)效特性研究

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【摘要】：瓦斯災(zāi)害是影響煤礦安全開采的主要自然災(zāi)害之一,目前我國(guó)在無(wú)保護(hù)層可采的低滲透性單一煤層,常采用井下鉆孔對(duì)煤層瓦斯進(jìn)行預(yù)抽。鉆孔抽采瓦斯的一個(gè)重要因素是合理的布孔間距,而布孔間距取決于鉆孔的抽采半徑,抽采半徑又受各種影響因素的制約,因此研究鉆孔預(yù)抽瓦斯影響因素的時(shí)效特性具有重要意義。本文以五輪山煤礦8煤為試驗(yàn)對(duì)象,煤層瓦斯基礎(chǔ)參數(shù)為：8煤層原始瓦斯壓力1.02MPa,煤層的平均瓦斯含量12.50m3/t,煤層透氣性系數(shù)為0.1024m2/(MPa2d)。研究了抽采鉆孔周圍煤體應(yīng)力變化及瓦斯流動(dòng)規(guī)律,得出鉆孔卸壓范圍的大小與鉆孔孔徑的大小呈線性正相關(guān)關(guān)系,但對(duì)于特殊煤層,如突出煤層來(lái)說(shuō),鉆孔太大會(huì)導(dǎo)致塌孔、甚至引發(fā)煤與瓦斯突出。結(jié)合五輪山煤礦的基礎(chǔ)參數(shù)運(yùn)用COMSOL軟件對(duì)影響抽采半徑的因素進(jìn)行了模擬分析,得出延長(zhǎng)抽采時(shí)間可以盡可能的抽出煤層中的瓦斯,但存在極限抽采時(shí)間,若超過(guò)極限抽采時(shí)間,則瓦斯抽采的效果將會(huì)大大降低；鉆孔的抽采半徑會(huì)隨著鉆孔直徑的增加而隨之增加,但孔徑增加到一定程度后,抽采半徑和抽采效率的增加幅度會(huì)遠(yuǎn)小于鉆孔直徑的增大幅度,鉆孔直徑的改變對(duì)抽采時(shí)間沒(méi)有影響；煤層原始瓦斯壓力越大,鉆孔抽采半徑越小,煤層瓦斯含量越大,相應(yīng)的鉆孔抽采量也越大；煤層原始滲透率對(duì)鉆孔預(yù)抽煤層瓦斯影響十分顯著,初始滲透率越大,鉆孔抽采瓦斯影響的范圍越大、效果越好,鉆孔瓦斯抽采量衰減的越慢,極限抽采時(shí)間越長(zhǎng)。通過(guò)模擬結(jié)果結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐,對(duì)五輪山煤礦8煤1805工作面運(yùn)用含量法和流量法現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定了鉆孔預(yù)抽瓦斯的抽采半徑,經(jīng)過(guò)兩種方法對(duì)比分析,得出五輪山煤礦8煤的極限抽采時(shí)間為150d,合理布控間距為2m。對(duì)抽采后的區(qū)域進(jìn)行了效果考察,各項(xiàng)指標(biāo)均低于防突規(guī)定的臨界值,證明了預(yù)抽煤層瓦斯的有效性,為礦區(qū)的安全生產(chǎn)提供了保障。
【關(guān)鍵詞】：瓦斯抽采 順層鉆孔 抽采半徑 時(shí)效特性
【學(xué)位授予單位】：安徽理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TD712.6
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-14
• 1 緒論14-20
• 1.1 研究背景及意義14-15
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀15-18
• 1.2.1 瓦斯抽采方法研究現(xiàn)狀15-17
• 1.2.2 瓦斯抽采半徑研究現(xiàn)狀17-18
• 1.3 研究目標(biāo)與主要研究?jī)?nèi)容18-19
• 1.3.1 研究目標(biāo)18
• 1.3.2 主要研究?jī)?nèi)容18-19
• 1.4 技術(shù)路線19-20
• 2 五輪山煤礦概況以及瓦斯基礎(chǔ)參數(shù)測(cè)定20-32
• 2.1 礦井概況20-21
• 2.1.1 井田概況20
• 2.1.2 地質(zhì)特征20
• 2.1.3 煤層20-21
• 2.2 煤層瓦斯基礎(chǔ)參數(shù)測(cè)定21-31
• 2.2.1 煤層瓦斯壓力21-22
• 2.2.2 煤層瓦斯含量22-26
• 2.2.3 煤層透氣性系數(shù)26-29
• 2.2.4 煤的工業(yè)分析29-30
• 2.2.5 吸附常數(shù)a、b值30-31
• 2.2.6 煤的破壞類型31
• 2.3 本章小結(jié)31-32
• 3 抽采鉆孔周圍煤體應(yīng)力變化及瓦斯流動(dòng)規(guī)律32-44
• 3.1 瓦斯抽采鉆孔周圍煤體應(yīng)力變化規(guī)律32-39
• 3.1.1 鉆孔煤體變形破壞原理32-33
• 3.1.2 鉆孔煤體破壞類型范圍數(shù)學(xué)模型的建立33-35
• 3.1.3 鉆孔周圍應(yīng)力分析35-36
• 3.1.4 塑形破壞區(qū)范圍36-37
• 3.1.5 鉆孔孔徑對(duì)塑性區(qū)半徑的影響37-39
• 3.2 瓦斯流動(dòng)規(guī)律39-42
• 3.2.1 瓦斯擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)39-40
• 3.2.2 瓦斯?jié)B透運(yùn)動(dòng)40-41
• 3.2.3 瓦斯在煤體中的流動(dòng)41-42
• 3.3 本章小結(jié)42-44
• 4 順層鉆孔抽采半徑數(shù)值模擬44-58
• 4.1 理論模型研究44-47
• 4.1.1 基本假設(shè)44
• 4.1.2 模型的建立44-47
• 4.1.3 模型的定解條件47
• 4.2 數(shù)值模型的建立47-48
• 4.3 抽采半徑影響因素分析48-56
• 4.3.1 抽采時(shí)間的影響48-51
• 4.3.2 鉆孔直徑的影響51-53
• 4.3.3 煤層瓦斯壓力的影響53-55
• 4.3.4 煤層滲透率的影響55-56
• 4.4 本章小結(jié)56-58
• 5 1805工作面抽采半徑測(cè)定58-84
• 5.1 工作面概況58
• 5.2 含量法測(cè)抽采半徑58-71
• 5.2.1 測(cè)試方法58-59
• 5.2.2 鉆孔設(shè)計(jì)參數(shù)59
• 5.2.3 鉆孔施工技術(shù)59-60
• 5.2.4 測(cè)試過(guò)程及結(jié)果分析60-71
• 5.3 流量法測(cè)抽采半徑71-78
• 5.3.1 流量法測(cè)試方法71-72
• 5.3.2 鉆孔設(shè)計(jì)參數(shù)72
• 5.3.3 流量法測(cè)試原理72-74
• 5.3.4 測(cè)試過(guò)程及結(jié)果分析74-78
• 5.4 誤差分析78-79
• 5.5 抽采效果考察79-82
• 5.5.1 殘余瓦斯壓力、殘余瓦斯含量的測(cè)定79-82
• 5.5.2 效果檢驗(yàn)82
• 5.6 本章小結(jié)82-84
• 6 結(jié)論與展望84-86
• 6.1 結(jié)論84-85
• 6.2 展望85-86
• 參考文獻(xiàn)86-90
• 致謝90-92
• 作者簡(jiǎn)介及讀研期間主要科研成果92

【相似文獻(xiàn)】

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