本煤层瓦斯抽采钻孔速效布袋密封机理及技术研究

发布时间：2020-07-04 05:17

【摘要】：在目前矿井生产技术条件下,本煤层瓦斯抽采是解决瓦斯灾害的主要措施之一,而钻孔密封效果直接决定着瓦斯抽采的效果,封孔材料和封孔工艺是影响钻孔密封效果的两个主要因素。因此,研究本煤层瓦斯抽采钻孔速效密封技术,对提高瓦斯抽采效果,防止瓦斯突出、爆炸事故的发生非常重要。(1)通过FLAC3D数值模拟和松动圈理论的分析,结合浆液的扩散理论,得出本煤层瓦斯抽采钻孔速效布袋密封机理,并通过对本煤层巷道周边应力区域状态分析,得出本煤层瓦斯抽采钻孔密封段合理位置。(2)基于主动式支护和密封原则,研究了本煤层瓦斯抽采钻孔速效密封技术。根据现场钻孔支护和裂隙密封的原则,通过分析膨胀剂添加的最优比例,研制出一种新型封孔材料。利用电镜扫描、单轴抗压强度实验分析对新型封孔材料的孔隙结构和抗压强度特性进行了分析。根据“两堵一注”和主动支护原则,分析本煤层瓦斯抽采钻孔速效布袋密封技术的基本原理和工艺流程,并优选了适合速效布袋密封的封孔设备。(3)为了验证速效布袋密封技术的实际密封效果,在某矿302采煤工作面布置钻孔进行现场工业性试验,并对瓦斯抽采浓度进行了测试分析。通过以上研究,在理论上推导出了本煤层瓦斯抽采钻孔速效布袋密封机理,在材料上研制出新型封孔材料,在工艺上研发了速效布袋密封技术及方法。通过现场验证,证明了本煤层瓦斯抽采钻孔速效布袋密封技术的优越性。
【学位授予单位】：西安科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TD712.6
【图文】：

示意图,封孔器,注水式,封孔

1 绪论1-钻孔；2-堵头；3-封孔浆液；4-抽采管；5-注浆管；6-检查管图 1.3 “两堵一注”式封孔示意图器封孔的顿巴斯矿采用封孔器进行封孔，如采用水力膨胀封孔器、橡胶等[76]。美国则采用了水泥及与其配套的机械装置封孔，英国采用进行封孔[77-78]。1232546

钻孔模,网格划分

本煤层瓦斯抽采钻孔密封机理分孔周围应力与数值模拟工程应用而开发的连续介质显式有限差分计以及煤岩体在达到强度极限后产生塑性变状后，首先将该区域进行离散化处理，也元之间通过节点连接，当某个节点受到荷步长△t 求得节点的不平衡力，然后将不平程，直到失衡力足够小或节点位移趋于平应力分布，并确定明确的边界，模型长×宽左右为应力边界，应力按埋藏深度梯度变力值按埋藏深度计算约 10MPa，模型中间如图 2.1 所示。

【参考文献】