顺层钻孔抽采瓦斯固—气耦合模型及在黄岩汇矿的应用研究

发布时间：2017-04-08 00:04

  本文关键词：顺层钻孔抽采瓦斯固—气耦合模型及在黄岩汇矿的应用研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着我国煤矿不断向深部开采,瓦斯灾害变得越来越严重。瓦斯抽采是我国煤矿防治瓦斯事故的根本性措施,钻孔抽采煤层瓦斯一方面可以降低煤层瓦斯压力,另一方面可以使钻孔周围煤体产生裂隙或破碎引起煤体卸压,因此对其进行数值模拟研究具有重大的理论和实际意义。本文利用ComsolMultiphysics软件,以黄岩汇煤矿15#煤层为研究背景,通过理论分析法、数值模拟法和现场实测法,对顺层钻孔周围煤体应力分布及卸压范围和顺层钻孔抽采瓦斯进行了研究,并进行了现场应用。论文的主要成果有:建立了钻孔煤体的弹塑性软化模型,推算出钻孔周围煤体不同应力区的计算公式,揭示出钻孔卸压范围与钻孔直径径呈线性正相关性。通过现场测试和数值模拟得出抽采煤层巷道的松动圈范围为0~8.5m,顺层钻孔合理封孔深度应在8.5m~13m之间。建立了顺层钻孔抽采瓦斯固-气耦合模型,并分别模拟了抽采时间、抽采负压、钻孔直径、煤层埋深、初始瓦斯压力和初始渗透率等因素对顺层钻孔抽采瓦斯的影响。确定了黄岩汇矿15107工作面顺层钻孔的相关布置参数:花眼套管工艺钻孔抽采90时有效抽采半径为1.5mr有效2m,钻孔的合理布孔间距应为√2有效√2影响,钻孔的极限抽采时间约为95d;顺层预抽钻孔的长度为100m,倾角为煤层倾角。现场应用结果表明,顺层钻孔抽采措施能在短时间内降低煤层瓦斯含量,降低工作面突出危险性。
【关键词】：顺层钻孔 卸压范围 封孔深度 瓦斯抽采 固-气耦合模型
【学位授予单位】：中国矿业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TD712.6
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-17
• 变量注释表17-20
• 1 绪论20-27
• 1.1 选题背景及研究意义20
• 1.2 国内外研究现状20-24
• 1.3 研究目标与主要研究内容24-25
• 1.4 技术路线25-27
• 2 顺层钻孔周围煤体应力分布及卸压范围27-39
• 2.1 顺层钻孔煤体变形破坏机理27-28
• 2.2 简化的顺层钻孔煤体弹塑性软化模型28-30
• 2.3 顺层钻孔煤体应力分布与卸压范围30-32
• 2.4 顺层钻孔卸压范围数值模拟32-37
• 2.5 本章小结37-39
• 3 顺层钻孔抽采煤层巷道松动圈破坏及范围39-49
• 3.1 巷道松动圈测试原理39-40
• 3.2 钻屑量指标理论分析40-42
• 3.3 钻孔设计及施工参数42
• 3.4 数据记录及分析42-46
• 3.5 顺层钻孔合理封孔深度的确定46
• 3.6 瓦斯抽采试验46-47
• 3.7 本章小结47-49
• 4 顺层钻孔抽采瓦斯固-气耦合模型研究49-76
• 4.1 基本理论模型49-56
• 4.2 模型在顺层钻孔抽采瓦斯中的应用验证56-63
• 4.3 顺层钻孔抽采瓦斯影响因素分析63-75
• 4.4 本章小结75-76
• 5 顺层瓦斯预抽钻孔布置参数及在黄岩汇矿的应用研究76-101
• 5.1 顺层瓦斯预抽钻孔布置参数研究76-92
• 5.2 顺层钻孔预抽煤层瓦斯应用及效果分析92-100
• 5.3 本章小结100-101
• 6 结论及展望101-105
• 6.1 主要结论101-103
• 6.2 主要创新点103
• 6.3 研究展望103-105
• 参考文献105-110
• 作者简历110-112
• 学位论文数据集112

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前5条

1 王凯;赵旭生;戴林超;;顺层瓦斯抽采钻孔内负压分布规律研究[J];煤矿安全;2014年05期

2 鲁义;申宏敏;秦波涛;张雷林;马洪芬;毛桃良;;顺层钻孔瓦斯抽采半径及布孔间距研究[J];采矿与安全工程学报;2015年01期

3 冉启全,李士伦;流固耦合油藏数值模拟中物性参数动态模型研究[J];石油勘探与开发;1997年03期

4 郭永存;王仲勋;胡坤;;煤层气两相流阶段的热流固耦合渗流数学模型[J];天然气工业;2008年07期

5 罗新荣;煤层瓦斯运移物理模拟与理论分析[J];中国矿业大学学报;1991年03期

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1 李铭辉;采动条件下煤岩力学特性及瓦斯运移时空演化规律[D];重庆大学;2013年

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本文编号：291606