發(fā)布時間：2017-06-24 05:06

  本文關鍵詞：低滲透煤層鉆孔瓦斯抽采過程研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：順層鉆孔抽采技術作為主要的區(qū)域瓦斯治理措施之一,其施工成本低,有效抽采段長,單個鉆孔控制范圍大,單孔抽采量大,但順層鉆孔存在鉆孔破壞程度不一,布置受巷道卸壓影響封孔難度大,長時間封孔效果較差等問題,基于此本文對順層鉆孔瓦斯抽采過程進行了研究。基于質量守恒方程、達西定律和煤巖體幾何方程、平衡方程,并考慮鉆孔周邊煤體的損傷破壞,建立了順層鉆孔預抽瓦斯耦合模型。利用數(shù)值模擬軟件COMSOL Multiphysics模擬分析了及鉆孔周圍塑性區(qū)的分布。同時為了實現(xiàn)對鉆孔破壞程度的定量表征和系統(tǒng)評價,提出了鉆孔破壞度的概念,并通過理論計算和數(shù)值模擬的方法研究了影響鉆孔破壞度的相關因素。當?shù)貞^小時,小角度鉆孔造成的鉆孔破壞度較低;隨著地應力影響增大,鉆孔破壞度增大,存在一個合理的鉆孔角度可以有效降低破壞度;地應力較高時,鉆孔最小破壞度方向總是傾向于平行最大地應力方向�；魻栃梁彰旱V開采的3#煤層屬于低透氣性高瓦斯煤層,井下順層鉆孔抽采瓦斯效果差。為優(yōu)化順層鉆孔抽采技術,選在3302回采準備工作面進行了合理有效抽采半徑、合理封孔方法試驗。結果表明:①基于數(shù)值模擬的理論計算法和殘余瓦斯含量法確定的鉆孔有效抽采半徑隨抽采時間變化曲線較為吻合,預抽期內的有效抽采半徑為1.25 m。②主動支護封孔日平均抽采濃度最高32.25%,最低14.69%,普通囊袋式封孔日平均抽采濃度最高10.76%,最低2.93%,聚氨酯封孔日平均抽采濃度最高3.58%,最低0.48%,主動支護封孔效果優(yōu)于其他兩種方法。
【關鍵詞】：順層鉆孔 耦合模型 抽采半徑 鉆孔破壞度 主動支護封孔
【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11-16
• 1.1 研究背景11-12
• 1.2 國內外研究現(xiàn)狀12-14
• 1.2.1 鉆孔周邊應力場研究現(xiàn)狀12-13
• 1.2.2 鉆孔周邊滲流場研究現(xiàn)狀13-14
• 1.3 主要研究內容及技術路線14-16
• 2 順層鉆孔孔周瓦斯流動規(guī)律及流固耦合模型建立16-28
• 2.1 順層鉆孔孔周瓦斯流動狀態(tài)16-18
• 2.2 順層鉆孔抽采瓦斯流固耦合模型18-24
• 2.2.1 基本假設18
• 2.2.2 瓦斯?jié)B流場方程18-20
• 2.2.3 煤巖體變形應力場方程20-22
• 2.2.4 滲透率演化方程22-23
• 2.2.5 物理模型的建立23-24
• 2.3 順層鉆孔抽采瓦斯流固耦合模型求解的實現(xiàn)24-27
• 2.3.1 COMSOL Multiphysics簡介24-25
• 2.3.2 耦合方程求解25-27
• 2.3.2.1 COMMSOL建模步驟25-26
• 2.3.2.2 煤巖體變形應力場設定26
• 2.3.2.3 瓦斯?jié)B流場設定26-27
• 2.4 本章小結27-28
• 3 順層鉆孔流固耦合模型研究28-49
• 3.1 鉆孔周圍應力場理論分析28-30
• 3.1.1 塑性區(qū)應力及位移29-30
• 3.1.2 彈性區(qū)應力及位移30
• 3.2 鉆孔破壞度30-38
• 3.2.1 水平鉆孔破壞度31-32
• 3.2.2 傾斜鉆孔破壞度32-33
• 3.2.3 鉆孔破壞度數(shù)值模擬33-38
• 3.2.3.1 地應力場對鉆孔破壞度影響34-35
• 3.2.3.2 孔徑對鉆孔破壞度影響35-36
• 3.2.3.3 鉆孔傾角對鉆孔破壞度的影響36-38
• 3.3 鉆孔周邊滲流場理分析38-47
• 3.3.1 抽采參數(shù)對有效抽采半徑的影響42-44
• 3.3.2 鉆孔有效抽采半徑確定方法及存在問題44-47
• 3.3.2.1 現(xiàn)場測定法及存在問題44-47
• 3.3.2.2 理論計算法及存在問題47
• 3.4 本章小結47-49
• 4 順層鉆孔有效抽采半徑的確定49-59
• 4.1 試驗區(qū)概況49-50
• 4.2 鉆孔有效抽采半徑考察指標的選取50-53
• 4.3 鉆孔有效抽采半徑的確定53-57
• 4.3.1 考察指標的確定53
• 4.3.2 數(shù)值模擬結果53-55
• 4.3.3 現(xiàn)場測定結果55-56
• 4.3.4 鉆孔有效抽采半徑的確定56-57
• 4.4 本章小結57-59
• 5 順層鉆孔封孔深度及封孔方法確定59-67
• 5.1 現(xiàn)場試驗概述59
• 5.2 封孔深度的確定59-62
• 5.2.1 鉆屑量法封孔深度確定原理60-61
• 5.2.2 現(xiàn)場實施61
• 5.2.3 結果統(tǒng)計及分析61-62
• 5.3 封孔方法試驗現(xiàn)場施工組織62-64
• 5.3.1 主動支護封孔62-63
• 5.3.2 普通囊袋封孔63-64
• 5.3.3 聚氨酯封孔64
• 5.4 抽采數(shù)據(jù)統(tǒng)計及結果分析64-66
• 5.4.1 抽采數(shù)據(jù)統(tǒng)計64-65
• 5.4.2 結果分析65-66
• 5.5 本章小結66-67
• 6 結論67-68
• 參考文獻68-73
• 作者簡歷73-74
• 學位論文數(shù)據(jù)集74

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中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 ;貴州煤礦瓦斯抽采利用與節(jié)能減排研討會在貴陽召開[J];中國煤層氣;2008年03期

2 張德江;;大力推進煤礦瓦斯抽采利用[J];求是;2009年24期

3 張德江;;大力推進煤礦瓦斯抽采利用[J];中國煤炭地質;2009年12期

4 張德江;;大力推進煤礦瓦斯抽采利用[J];中國個體防護裝備;2009年06期

5 張德江;;大力推進煤礦瓦斯抽采利用[J];建井技術;2009年06期

6 張德江;;大力推進煤礦瓦斯抽采利用[J];中國應急管理;2009年12期

7 張德江;;大力推進煤礦瓦斯抽采利用[J];現(xiàn)代職業(yè)安全;2010年01期

8 張德江;;大力推進煤礦瓦斯抽采利用[J];工礦自動化;2010年02期

9 張德江;;大力推進煤礦瓦斯抽采利用[J];勞動保護;2010年02期

10 張德江;;大力推進煤礦瓦斯抽采利用[J];露天采礦技術;2010年01期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 田振林;;彬長礦區(qū)瓦斯抽采站與瓦斯(乏風)發(fā)電廠[A];煤礦瓦斯地質與抽采利用研究——陜西省煤炭學會學術年會論文集（2012）[C];2012年

2 許福利;;礦井瓦斯抽采是礦井安全高效的重要保障[A];基于瓦斯地質的煤礦瓦斯防治技術[C];2009年

3 熊云威;;龍會場煤礦瓦斯抽采方法與參數(shù)的合理確定[A];中國煤炭學會煤礦安全專業(yè)委員會2009年學術研討會論文集[C];2009年

4 劉廣順;;煤礦瓦斯抽采系統(tǒng)自動放水裝置研制[A];煤礦機電一體化新技術學術會議論文集[C];2010年

5 崔洪慶;朱加鋒;;發(fā)揮瓦斯抽采鉆孔地質勘查作用的意義和原則[A];瓦斯地質基礎與應用研究[C];2011年

6 張邦安;;中梁山煤田立體瓦斯抽采利用體系的探索[A];第三屆全國煤礦機械安全裝備技術發(fā)展高層論壇暨新產品技術交流會論文集[C];2012年

7 楊繼東;;突出煤層瓦斯抽采鉆孔除塵技術研究與實踐[A];紀念中國煤炭學會成立五十周年�。▍^(qū)、市）煤炭學會學術�？痆C];2012年

8 宋志敏;任建剛;李冰;;基于強化工藝的瓦斯抽采地質研究[A];瓦斯地質研究進展2013[C];2013年

9 朱國忠;賈立鋼;;長距離定向水平鉆孔瓦斯抽采技術的應用[A];瓦斯地質研究進展2013[C];2013年

10 涂冬平;;利用水力沖孔提高瓦斯抽采效果的技術研究[A];第七屆全國煤炭工業(yè)生產一線青年技術創(chuàng)新文集[C];2012年

中國重要報紙全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 萬水平　吳勤;建新煤礦瓦斯抽采孔有了“身份證”[N];中國礦業(yè)報;2011年

2 本報記者 王雨璐;山西構建五大瓦斯抽采利用園區(qū)[N];山西青年報;2014年

3 本報記者 閆志強;煤礦瓦斯抽采成科研投資熱點[N];中國能源報;2014年

4 劉錚 陳忠華;國家出臺政策推動瓦斯抽采利用[N];中國改革報;2006年

5 記者 楊學鋒;江西強化煤礦瓦斯抽采利用[N];中國煤炭報;2007年

6 鄺鄴;重慶：煤礦瓦斯抽采利用給出指導意見[N];地質勘查導報;2007年

7 記者 董立龍邋通訊員 張英峰;全省煤礦瓦斯抽采利用現(xiàn)場會在張礦集團召開[N];河北日報;2007年

8 記者　劉錚、陳忠華;國家鼓勵瓦斯抽采利用[N];人民日報;2006年

9 劉錚 陳忠華;瓦斯抽采項目：稅收優(yōu)惠政策出臺[N];新華每日電訊;2006年

10 記者 李侖;山西出臺政策鼓勵瓦斯抽采利用[N];中國煤炭報;2007年

中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 劉軍;預抽鉆孔負壓沿孔長變化特性及對瓦斯抽采效果影響研究[D];河南理工大學;2014年

2 郝世俊;煤礦井下大直徑定向鉆孔的成孔工藝及瓦斯抽采效果研究[D];煤炭科學研究總院;2007年

3 郝富昌;基于多物理場耦合的瓦斯抽采參數(shù)優(yōu)化研究[D];中國礦業(yè)大學(北京);2012年

4 胡勝勇;瓦斯抽采鉆孔周邊煤巖滲流特性及粉體堵漏機理[D];中國礦業(yè)大學;2014年

5 劉彥偉;突出危險煤層群卸壓瓦斯抽采技術優(yōu)化及防突可靠性研究[D];中國礦業(yè)大學;2013年

6 祝釗;瓦斯抽采安全防護關鍵技術及多級防護系統(tǒng)研究[D];大連理工大學;2014年

7 呂有廠;煤礦瓦斯抽采鉆孔風力排粉水射流負壓引射除塵技術及應用[D];中國礦業(yè)大學;2012年

8 劉春;松軟煤層瓦斯抽采鉆孔塌孔失效特性及控制技術基礎[D];中國礦業(yè)大學;2014年

9 于永江;煤體非均質隨機裂隙模型及滲流—應力耦合分析[D];遼寧工程技術大學;2010年

10 周紅星;突出煤層穿層鉆孔誘導噴孔孔群增透機理及其在瓦斯抽采中的應用[D];中國礦業(yè)大學;2009年

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 陳科歷;鳳凰煤礦瓦斯抽采達標評價研究[D];四川師范大學;2015年

2 吳剛;近距離煤層群上保護層開采卸壓機理及瓦斯抽采技術研究[D];中國礦業(yè)大學;2015年

3 李仕民;畢節(jié)市煤礦井下煤層防突設計研究[D];湖南科技大學;2015年

4 莫曼;威寧縣爐山鎮(zhèn)鑫峰煤礦瓦斯抽采方法研究[D];湖南科技大學;2015年

5 薛洪來;基于煤巷條帶穿層瓦斯抽采鉆孔的小斷層預測[D];河南理工大學;2014年

6 晉志超;鶴壁三礦煤層瓦斯預抽參數(shù)數(shù)值模擬研究[D];河南理工大學;2014年

7 延福;鶴壁十礦順層鉆孔瓦斯抽采合理參數(shù)確定[D];河南理工大學;2014年

8 孫貝;基于WSN的煤層瓦斯抽采評估系統(tǒng)的研究[D];河南理工大學;2014年

9 石俊鶴;瓦斯抽采源頭監(jiān)測系統(tǒng)軟件的研究與設計[D];河南理工大學;2014年

10 楊社;大采高綜放工作面瓦斯治理技術研究[D];河北工程大學;2015年

  本文關鍵詞：低滲透煤層鉆孔瓦斯抽采過程研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

，

本文編號：477154