冰冻取样煤体瓦斯解吸规律研究
发布时间：2021-04-22 02:00
煤层瓦斯含量是煤层气资源勘探、煤层气资源评价与开发、煤层瓦斯突出危险性预测、矿井通风设计、矿井瓦斯防治等最基本最重要的参数,因此煤层瓦斯含量的准确测量具有重大意义。目前广泛使用的煤层瓦斯含量测定方法为直接法,其中瓦斯损失量的计算是通过瓦斯解吸吸附规律的推算得出,受环境条件以及煤体性质的影响较大,易使得煤层瓦斯含量的测定不准确,因此提出了煤体冰冻取样测定煤层瓦斯含量技术。煤体冰冻取样技术,为煤样创造了“低温保压”的环境条件,用低温来抑制取样过程中煤的瓦斯解吸过程,极大地减少了瓦斯损失量,使所得的煤层瓦斯含量更加准确,可信度更高。文章依托煤体的冰冻取样技术研究,通过正交实验对比研究多因素条件下煤的瓦斯解吸规律,对煤样粒径、温度、压力、水分、成型压力等五个因素进行敏感性分析与回归分析,分析五个因素对煤体瓦斯解吸能力的影响情况,说明煤体冰冻取样技术的使用能够实现对煤体瓦斯解吸的抑制,验证了煤体冰冻取样技术的合理性与可行性。同时基于典型的煤岩体冰冻取样器的结构以及工作原理,通过软件COMSOL Multiphysics模拟冰冻取样器工作时,电子制冷条件下煤芯温度场变化和冷冻速率、相变冷源液氮冷冻...
【文章来源】：重庆大学重庆市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
中文摘要
英文摘要
1 绪论
1.1 选题背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 煤层瓦斯含量测定方法的国内外现状
1.2.2 直接法取样的国内外现状
1.2.3 冰冻取样的国内外现状
1.2.4 典型煤岩体冰冻取样器结构及工作原理分析
1.3 研究内容、方法及技术路线
1.3.1 研究内容、方法
1.3.2 技术路线
2 多因素煤体瓦斯解吸规律正交实验研究
2.1 实验装置及煤样的制备
2.2 实验方法
2.3 实验方案设计
2.3.1 正交实验法
2.3.2 正交实验设计
2.4 煤体瓦斯解吸实验结果敏感性分析
2.5 煤体瓦斯解吸实验结果回归分析
2.6 单因素对煤体解吸特性的影响
2.6.1 粒径对煤体解吸特性的影响
2.6.2 温度对煤体解吸特性的影响
2.6.3 压力对煤体解吸特性的影响
2.6.4 水分对煤体解吸特性的影响
2.6.5 成型压力对煤体解吸特性的影响
2.7 本章小结
3 电子制冷条件下煤芯的温度场研究
3.1 煤体冰冻取样原理分析
3.2 COMSOLMultiphysics软件介绍
3.3 电子制冷冷冻煤芯的数值模拟
3.3.1 电子制冷煤芯冷冻阶段的模拟假设
3.3.2 数学模型
3.3.3 模型建立以及边界条件设置
3.3.4 电子制冷温度对煤芯温度场的影响分析
3.4 本章小结
4 相变冷源冷冻煤芯的数值模拟
4.1 煤芯冷冻阶段相变冷源的模拟假设
4.2 数学模型
4.3 模型建立以及边界条件设置
4.4 相变冷源的相变过程分析
4.5 减缓冷冻区域氮气堵塞、增加液氮量的模拟改进
4.6 冰冻取样冷冻结构的模拟改进
4.6.1 模型建立以及边界条件设置
4.6.2 改进后的相变冷源相变过程分析
4.7 本章小结
5 结论与展望
5.1 主要结论
5.2 课题后续研究展望
致谢
参考文献
附录
A 作者在攻读硕士学位期间发表的论文
B 作者在攻读硕士学位期间授权或申请的专利
C 作者在攻读硕士学位期间参加的科研项目
【参考文献】：
期刊论文
[1]煤岩地层绳索取芯装备研发及应用实践[J]. 陈功胜. 中国安全生产科学技术. 2013(12)
[2]成型压力与粉煤粒度分布对冷压型煤性能的影响[J]. 田斌,许德平,杨芳芳,庞亚恒,徐荣声,林雄超,王永刚. 煤炭科学技术. 2013(10)
[3]瓦斯放散初速度影响因素实验研究[J]. 潘红宇,李树刚,李志梁,林海飞,赵鹏翔,成连华. 煤矿安全. 2013(06)
[4]我国煤层气勘探与开发技术现状及发展方向[J]. 秦勇,袁亮,胡千庭,叶建平,胡爱梅,申宝宏,程远平,何学秋,张遂安,李国富,张群. 煤炭科学技术. 2012(10)
[5]煤层瓦斯含量测定方法评述[J]. 王震宇,王佑安. 煤矿安全. 2012(S1)
[6]反转密封取样装置[J]. 陈绍杰,徐阿猛,陈学习,沐俊卫. 煤矿安全. 2012(10)
[7]水分对二2煤层瓦斯吸附解吸规律的实验研究[J]. 李寨东,姬玉平,刘坤鹏. 煤. 2012(05)
[8]型煤成型影响因素的实验研究[J]. 杨凤玲,高玉杰,张园园,高利生,程芳琴. 煤化工. 2009(04)
[9]间接法测算煤层瓦斯压力现状[J]. 曲荣飞,兰泽全. 煤矿安全. 2009(08)
[10]海底沉积物保真采样技术研究进展[J]. 秦华伟,陈鹰,顾临怡,李世伦,陶军,耿雪樵. 热带海洋学报. 2009(04)
博士论文
[1]天然气水合物孔底冷冻数值模拟及绳索取样钻具的研究[D]. 王元.吉林大学 2017
[2]我国煤炭产业供给侧改革与发展路径研究[D]. 吴达.中国地质大学(北京) 2016
[3]天然气水合物热管式孔底快速冷冻机构及蒸汽法试开采试验研究[D]. 贾瑞.吉林大学 2013
[4]煤粒瓦斯放散规律、机理与动力学模型研究[D]. 刘彦伟.河南理工大学 2011
[5]煤层气吸附解吸机理研究[D]. 马东民.西安科技大学 2008
[6]天然气水合物孔底冷冻取样方法的室内试验及传热数值模拟研究[D]. 郭威.吉林大学 2007
[7]海底表层样品低扰动取样原理及保真技术研究[D]. 秦华伟.浙江大学 2005
硕士论文
[1]煤层瓦斯含量测定方法对比研究[D]. 张振飞.安徽理工大学 2013
[2]天然气水合物孔底冷冻绳索取心钻具的设计与室内冷冻试验的研究[D]. 赵建国.吉林大学 2010
[3]30米天然气水合物保真采样器的设计[D]. 王天宇.浙江大学 2008
[4]天然气水合物钻探岩矿样冷冻装置的建立及其热传导数学模型的实验研究[D]. 孟祥光.吉林大学 2006
[5]天然气水合物保真取样技术的研究[D]. 程毅.浙江大学 2006
本文编号：3152934
【文章来源】：重庆大学重庆市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
中文摘要
英文摘要
1 绪论
1.1 选题背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 煤层瓦斯含量测定方法的国内外现状
1.2.2 直接法取样的国内外现状
1.2.3 冰冻取样的国内外现状
1.2.4 典型煤岩体冰冻取样器结构及工作原理分析
1.3 研究内容、方法及技术路线
1.3.1 研究内容、方法
1.3.2 技术路线
2 多因素煤体瓦斯解吸规律正交实验研究
2.1 实验装置及煤样的制备
2.2 实验方法
2.3 实验方案设计
2.3.1 正交实验法
2.3.2 正交实验设计
2.4 煤体瓦斯解吸实验结果敏感性分析
2.5 煤体瓦斯解吸实验结果回归分析
2.6 单因素对煤体解吸特性的影响
2.6.1 粒径对煤体解吸特性的影响
2.6.2 温度对煤体解吸特性的影响
2.6.3 压力对煤体解吸特性的影响
2.6.4 水分对煤体解吸特性的影响
2.6.5 成型压力对煤体解吸特性的影响
2.7 本章小结
3 电子制冷条件下煤芯的温度场研究
3.1 煤体冰冻取样原理分析
3.2 COMSOLMultiphysics软件介绍
3.3 电子制冷冷冻煤芯的数值模拟
3.3.1 电子制冷煤芯冷冻阶段的模拟假设
3.3.2 数学模型
3.3.3 模型建立以及边界条件设置
3.3.4 电子制冷温度对煤芯温度场的影响分析
3.4 本章小结
4 相变冷源冷冻煤芯的数值模拟
4.1 煤芯冷冻阶段相变冷源的模拟假设
4.2 数学模型
4.3 模型建立以及边界条件设置
4.4 相变冷源的相变过程分析
4.5 减缓冷冻区域氮气堵塞、增加液氮量的模拟改进
4.6 冰冻取样冷冻结构的模拟改进
4.6.1 模型建立以及边界条件设置
4.6.2 改进后的相变冷源相变过程分析
4.7 本章小结
5 结论与展望
5.1 主要结论
5.2 课题后续研究展望
致谢
参考文献
附录
A 作者在攻读硕士学位期间发表的论文
B 作者在攻读硕士学位期间授权或申请的专利
C 作者在攻读硕士学位期间参加的科研项目
【参考文献】：
期刊论文
[1]煤岩地层绳索取芯装备研发及应用实践[J]. 陈功胜. 中国安全生产科学技术. 2013(12)
[2]成型压力与粉煤粒度分布对冷压型煤性能的影响[J]. 田斌,许德平,杨芳芳,庞亚恒,徐荣声,林雄超,王永刚. 煤炭科学技术. 2013(10)
[3]瓦斯放散初速度影响因素实验研究[J]. 潘红宇,李树刚,李志梁,林海飞,赵鹏翔,成连华. 煤矿安全. 2013(06)
[4]我国煤层气勘探与开发技术现状及发展方向[J]. 秦勇,袁亮,胡千庭,叶建平,胡爱梅,申宝宏,程远平,何学秋,张遂安,李国富,张群. 煤炭科学技术. 2012(10)
[5]煤层瓦斯含量测定方法评述[J]. 王震宇,王佑安. 煤矿安全. 2012(S1)
[6]反转密封取样装置[J]. 陈绍杰,徐阿猛,陈学习,沐俊卫. 煤矿安全. 2012(10)
[7]水分对二2煤层瓦斯吸附解吸规律的实验研究[J]. 李寨东,姬玉平,刘坤鹏. 煤. 2012(05)
[8]型煤成型影响因素的实验研究[J]. 杨凤玲,高玉杰,张园园,高利生,程芳琴. 煤化工. 2009(04)
[9]间接法测算煤层瓦斯压力现状[J]. 曲荣飞,兰泽全. 煤矿安全. 2009(08)
[10]海底沉积物保真采样技术研究进展[J]. 秦华伟,陈鹰,顾临怡,李世伦,陶军,耿雪樵. 热带海洋学报. 2009(04)
博士论文
[1]天然气水合物孔底冷冻数值模拟及绳索取样钻具的研究[D]. 王元.吉林大学 2017
[2]我国煤炭产业供给侧改革与发展路径研究[D]. 吴达.中国地质大学(北京) 2016
[3]天然气水合物热管式孔底快速冷冻机构及蒸汽法试开采试验研究[D]. 贾瑞.吉林大学 2013
[4]煤粒瓦斯放散规律、机理与动力学模型研究[D]. 刘彦伟.河南理工大学 2011
[5]煤层气吸附解吸机理研究[D]. 马东民.西安科技大学 2008
[6]天然气水合物孔底冷冻取样方法的室内试验及传热数值模拟研究[D]. 郭威.吉林大学 2007
[7]海底表层样品低扰动取样原理及保真技术研究[D]. 秦华伟.浙江大学 2005
硕士论文
[1]煤层瓦斯含量测定方法对比研究[D]. 张振飞.安徽理工大学 2013
[2]天然气水合物孔底冷冻绳索取心钻具的设计与室内冷冻试验的研究[D]. 赵建国.吉林大学 2010
[3]30米天然气水合物保真采样器的设计[D]. 王天宇.浙江大学 2008
[4]天然气水合物钻探岩矿样冷冻装置的建立及其热传导数学模型的实验研究[D]. 孟祥光.吉林大学 2006
[5]天然气水合物保真取样技术的研究[D]. 程毅.浙江大学 2006
本文编号：3152934
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/anquangongcheng/3152934.html
