薛湖煤矿定向钻进梳状钻孔瓦斯抽采效果分析
发布时间：2021-07-02 21:32
薛湖煤矿主采二2煤层为突出煤层,具有煤层地质条件松软,以及瓦斯高含量、低渗透、高吸附的特征,针对其钻孔瓦斯抽采工程量大、效果差、严重影响采掘接续的问题,论文采用定向钻进梳状钻孔孔群进行瓦斯抽采,此举既能极大限度的减少工程量,同时还能提高瓦斯抽采效率。论文通过数值模拟分析,研究薛湖煤矿二2煤层定向钻进梳状钻孔抽采瓦斯的各参数相关性规律,研究确定梳状钻孔有效抽采半径及现场试验的最佳技术参数,并考察梳状钻孔的瓦斯抽采效果。论文取得的主要研究成果如下:（1）基于薛湖煤矿二2煤层的现场地质状况,在COMSOL中创建三维数值计算分析模型,揭示了抽采时间、钻孔直径、抽采负压等因素对瓦斯抽采的影响规律。结果发现:抽采时间和煤层瓦斯压力之间为负相关关系,但有效抽采半径和前者之间为正相关关系,且随着时间的推移,抽采速率持续降低;钻孔直径也是影响瓦斯抽采效果的主要因素之一,其值越大,抽采效果越佳,有效抽采半径越大;钻孔有效抽采半径受抽采负压影响很小,几乎可以忽略,但瓦斯抽采量和抽采负压之间为正相关关系。（2）根据COMSOL软件模拟分析的不同条件对梳状钻孔瓦斯抽采的影响规律,确定了薛湖煤矿定向钻进梳状钻孔瓦...
【文章来源】：中国矿业大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
研究思路及技术路线图
3梳状钻孔瓦斯抽采数值模拟分析15瓦斯运移场：为煤层（含夹矸）设定无流动边界；抽采钻孔四周施加固定压力边界。图3-1薛湖煤矿试验煤层数值模型Figure3-1NumericalModelofExperimentalCoalSeaminXuehuCoalMine3.2.2煤岩力学参数选择通过对薛湖煤矿实际工程地质资料选取确定参数如表3-1、3-2所示。（1）煤层特性参数表3-1煤层模型参数表Table3-1Modelparametersofcoalseam参数取值参数取值弹性模量/GPa1.2初始渗透率/m21.4e-18内聚力/MPa1.5原始瓦斯压力/MPa1.5内摩擦角/deg20瓦斯的动力粘度/Pa.s1.08e-6泊松比0.46煤的水分/%1.7密度/（kg/m3）1440煤的灰分/%11.59初始孔隙率/%5.0埋藏深度/m800（2）顶底板岩层参数表3-2顶底板岩层模型参数表Table3-2Modelparametersofroofandfloorstrata岩层弹性模量(GPa)内聚力(MPa)内摩擦角(o)泊松比密度(kg/m3)煤层初始渗透率(m2)直接顶板2625370.272700间接顶板221.24330.342355煤层1.21.5200.4614401.4*10-18直接底板221.24330.342355间接底板2625370.272700
工程硕士专业学位论文163.3抽采效果影响因素分析（AnalysisofInfluencingFactorsofExtractionEffect）为探求定向梳状钻孔在不同布置参数下的最佳抽采效果，在前文所建立的定向梳状钻孔模型的基础上模拟瓦斯抽采过程，模拟方案为研究不同抽采时间、不同钻孔直径和不同抽采负压下对定向梳状钻孔的瓦斯抽采影响规律。3.3.1抽采时间对定向梳状钻孔瓦斯抽采效果的影响抽采负压为30kPa，煤层瓦斯压力为1.5MPa，抽采天数分别为1天，40天，80天，120天，160天，200天，钻孔直径为120mm。瓦斯压力分布图如图3-2所示。a抽采第0天b抽采第40天c抽采第80天d抽采第120天e抽采第160天f抽采第200天图3-2负压30kPa、直径120mm定向钻孔瓦斯压力分布云图Figure3-2Cloudmapofgaspressuredistributionindirectionaldrillingatextractionnegativepressureof30kPaanddiameterof120mm图a、b、c、d、e、f分别是分支孔瓦斯抽采第1天、40天、80天、120天、160天、200天的钻孔周围煤体瓦斯压力云图，颜色越接近深红色，瓦斯压力越大，颜色越靠近深蓝色，瓦斯压力越校根据图a可知，分支孔成孔的第一天，钻孔周围瓦斯压力基本不变，瓦斯压力云图显均为深红色；根据图b可知，抽采瓦斯达到40天，煤体内部聚集在钻孔周边的瓦斯受抽采负压影响，持续移动至钻孔被抽出，煤体内部集聚在钻孔周边的瓦斯越来越少，瓦斯压力减轻；图c、d、e显示出，在不断抽采过程中，煤体内聚集在钻孔周边的瓦斯减少，同
【参考文献】：
期刊论文
[1]抽采钻孔周围煤层瓦斯压力分布理论分析及应用[J]. 齐黎明,祁明,陈学习. 中国安全科学学报. 2018(07)
[2]夹矸对煤层瓦斯抽采影响的数值模拟研究[J]. 刘泉霖,王恩元,李忠辉,孔祥国. 工矿自动化. 2018(02)
[3]石门揭煤多方位立体式预抽瓦斯区域防突技术研究[J]. 曹佐勇,王恩元,田世祥,张光辉,汪皓,罗飞. 煤炭科学技术. 2018(01)
[4]东曲矿顶板走向长钻孔取代高抽巷可行性研究[J]. 刘向忠. 山西焦煤科技. 2017(Z1)
[5]远距离下保护层开采上覆煤岩层采动应力场数值模拟研究[J]. 杨贺,邱黎明,汪皓,张子阳,赵聪. 工矿自动化. 2017(06)
[6]煤层瓦斯赋存与流动理论[J]. 黄茂政. 能源与节能. 2016(08)
[7]浅谈瓦斯抽采技术的现状和发展趋势[J]. 赵建新. 技术与市场. 2016(07)
[8]我国煤矿瓦斯防治技术的研究进展及发展方向[J]. 宁德义. 煤矿安全. 2016(02)
[9]综采工作面顶板大直径走向长钻孔瓦斯抽采技术[J]. 王海东. 煤矿安全. 2015(11)
[10]本煤层瓦斯抽采渗流模型及数值模拟[J]. 梁冰,袁欣鹏,孙维吉. 安全与环境学报. 2015(05)
博士论文
[1]含瓦斯煤渗透特性影响因素与煤层瓦斯抽采模拟研究[D]. 袁梅.重庆大学 2014
[2]综放开采覆岩裂隙演化与卸压瓦斯运移规律及工程应用[D]. 林海飞.西安科技大学 2009
[3]煤层气与煤层耦合运动理论及其应用的研究[D]. 吴世跃.东北大学 2006
硕士论文
[1]抽采条件下瓦斯赋存动态分布规律数值模拟研究[D]. 亓宁.中国矿业大学 2018
[2]新元煤矿综采面瓦斯超限治理技术研究[D]. 周磊.太原理工大学 2015
[3]新义矿顺层抽采钻孔瓦斯运移规律及封孔技术研究[D]. 刘少博.河南理工大学 2014
[4]钻孔抽放瓦斯固气耦合数值模拟研究[D]. 李孟阳.重庆大学 2012
[5]顺层倾向长钻孔区域性瓦斯预抽技术研究[D]. 杨夺.内蒙古科技大学 2011
[6]寺河矿提高瓦斯抽采效果研究[D]. 金佩剑.辽宁工程技术大学 2008
[7]铁法矿区大兴矿瓦斯抽放技术研究[D]. 刘金龙.辽宁工程技术大学 2005
本文编号：3261266
【文章来源】：中国矿业大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
研究思路及技术路线图
3梳状钻孔瓦斯抽采数值模拟分析15瓦斯运移场：为煤层（含夹矸）设定无流动边界；抽采钻孔四周施加固定压力边界。图3-1薛湖煤矿试验煤层数值模型Figure3-1NumericalModelofExperimentalCoalSeaminXuehuCoalMine3.2.2煤岩力学参数选择通过对薛湖煤矿实际工程地质资料选取确定参数如表3-1、3-2所示。（1）煤层特性参数表3-1煤层模型参数表Table3-1Modelparametersofcoalseam参数取值参数取值弹性模量/GPa1.2初始渗透率/m21.4e-18内聚力/MPa1.5原始瓦斯压力/MPa1.5内摩擦角/deg20瓦斯的动力粘度/Pa.s1.08e-6泊松比0.46煤的水分/%1.7密度/（kg/m3）1440煤的灰分/%11.59初始孔隙率/%5.0埋藏深度/m800（2）顶底板岩层参数表3-2顶底板岩层模型参数表Table3-2Modelparametersofroofandfloorstrata岩层弹性模量(GPa)内聚力(MPa)内摩擦角(o)泊松比密度(kg/m3)煤层初始渗透率(m2)直接顶板2625370.272700间接顶板221.24330.342355煤层1.21.5200.4614401.4*10-18直接底板221.24330.342355间接底板2625370.272700
工程硕士专业学位论文163.3抽采效果影响因素分析（AnalysisofInfluencingFactorsofExtractionEffect）为探求定向梳状钻孔在不同布置参数下的最佳抽采效果，在前文所建立的定向梳状钻孔模型的基础上模拟瓦斯抽采过程，模拟方案为研究不同抽采时间、不同钻孔直径和不同抽采负压下对定向梳状钻孔的瓦斯抽采影响规律。3.3.1抽采时间对定向梳状钻孔瓦斯抽采效果的影响抽采负压为30kPa，煤层瓦斯压力为1.5MPa，抽采天数分别为1天，40天，80天，120天，160天，200天，钻孔直径为120mm。瓦斯压力分布图如图3-2所示。a抽采第0天b抽采第40天c抽采第80天d抽采第120天e抽采第160天f抽采第200天图3-2负压30kPa、直径120mm定向钻孔瓦斯压力分布云图Figure3-2Cloudmapofgaspressuredistributionindirectionaldrillingatextractionnegativepressureof30kPaanddiameterof120mm图a、b、c、d、e、f分别是分支孔瓦斯抽采第1天、40天、80天、120天、160天、200天的钻孔周围煤体瓦斯压力云图，颜色越接近深红色，瓦斯压力越大，颜色越靠近深蓝色，瓦斯压力越校根据图a可知，分支孔成孔的第一天，钻孔周围瓦斯压力基本不变，瓦斯压力云图显均为深红色；根据图b可知，抽采瓦斯达到40天，煤体内部聚集在钻孔周边的瓦斯受抽采负压影响，持续移动至钻孔被抽出，煤体内部集聚在钻孔周边的瓦斯越来越少，瓦斯压力减轻；图c、d、e显示出，在不断抽采过程中，煤体内聚集在钻孔周边的瓦斯减少，同
【参考文献】：
期刊论文
[1]抽采钻孔周围煤层瓦斯压力分布理论分析及应用[J]. 齐黎明,祁明,陈学习. 中国安全科学学报. 2018(07)
[2]夹矸对煤层瓦斯抽采影响的数值模拟研究[J]. 刘泉霖,王恩元,李忠辉,孔祥国. 工矿自动化. 2018(02)
[3]石门揭煤多方位立体式预抽瓦斯区域防突技术研究[J]. 曹佐勇,王恩元,田世祥,张光辉,汪皓,罗飞. 煤炭科学技术. 2018(01)
[4]东曲矿顶板走向长钻孔取代高抽巷可行性研究[J]. 刘向忠. 山西焦煤科技. 2017(Z1)
[5]远距离下保护层开采上覆煤岩层采动应力场数值模拟研究[J]. 杨贺,邱黎明,汪皓,张子阳,赵聪. 工矿自动化. 2017(06)
[6]煤层瓦斯赋存与流动理论[J]. 黄茂政. 能源与节能. 2016(08)
[7]浅谈瓦斯抽采技术的现状和发展趋势[J]. 赵建新. 技术与市场. 2016(07)
[8]我国煤矿瓦斯防治技术的研究进展及发展方向[J]. 宁德义. 煤矿安全. 2016(02)
[9]综采工作面顶板大直径走向长钻孔瓦斯抽采技术[J]. 王海东. 煤矿安全. 2015(11)
[10]本煤层瓦斯抽采渗流模型及数值模拟[J]. 梁冰,袁欣鹏,孙维吉. 安全与环境学报. 2015(05)
博士论文
[1]含瓦斯煤渗透特性影响因素与煤层瓦斯抽采模拟研究[D]. 袁梅.重庆大学 2014
[2]综放开采覆岩裂隙演化与卸压瓦斯运移规律及工程应用[D]. 林海飞.西安科技大学 2009
[3]煤层气与煤层耦合运动理论及其应用的研究[D]. 吴世跃.东北大学 2006
硕士论文
[1]抽采条件下瓦斯赋存动态分布规律数值模拟研究[D]. 亓宁.中国矿业大学 2018
[2]新元煤矿综采面瓦斯超限治理技术研究[D]. 周磊.太原理工大学 2015
[3]新义矿顺层抽采钻孔瓦斯运移规律及封孔技术研究[D]. 刘少博.河南理工大学 2014
[4]钻孔抽放瓦斯固气耦合数值模拟研究[D]. 李孟阳.重庆大学 2012
[5]顺层倾向长钻孔区域性瓦斯预抽技术研究[D]. 杨夺.内蒙古科技大学 2011
[6]寺河矿提高瓦斯抽采效果研究[D]. 金佩剑.辽宁工程技术大学 2008
[7]铁法矿区大兴矿瓦斯抽放技术研究[D]. 刘金龙.辽宁工程技术大学 2005
本文编号：3261266
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