采动影响煤层水力冲孔卸压增透技术研究

发布时间：2021-08-04 23:38

　　我国煤层地质条件复杂,赋存情况多变,矿井煤与瓦斯突出危险性较大,一旦发生突出,将给矿井造成巨大人力、物力损失。提高煤层瓦斯抽采效率是防止煤与瓦斯突出的有效手段之一,通过预抽煤层中瓦斯可以有效降低煤层中瓦斯压力,增大煤层透气性。水力冲孔使用高压水射流切割破碎煤体,在煤层内部冲出大直径孔洞,利用煤体自身膨胀变形卸压,从而在一定区域内消除发生突出危险的可能性。本论文采用理论分析、数值模拟和现场试验相结合的研究方法,研究了水力冲孔后冲孔钻孔周围煤体应力分布特征、裂隙发育情况及渗透性的变化规律,并将研究成果运用于张集矿北区6煤的瓦斯治理上,同时该研究成果对于其他有类似瓦斯赋存情况的煤层瓦斯治理也具有重要的指导意义。理论方面,通过分析煤与瓦斯之间耦合关系研究了水力冲孔后破碎煤体中瓦斯流动时渗透性的变化情况。本论文数值模拟主要借助RFPA2D-Flow数值模拟软件,通过模拟最终得出水力冲孔后钻孔周围煤体的应力分布情况,并将其划分为“三带”。在水力冲孔过程中,随着冲孔半径的不断扩大,应力集中峰值不断向煤体深处移动,水力冲孔的有效影响范围也在不断扩大,最终通过模拟结果确定水力冲孔有效影响半径为5m-10... 

【文章来源】：安徽理工大学安徽省

【文章页数】：81 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
引言
1 绪论
    1.1 水力冲孔国内外发展概况
    1.2 固流耦合国内外研究现状
    1.3 目前存在的主要问题
    1.4 本论文研究的主要内容和方法
2 卸压煤岩体内瓦斯流动的规律
    2.1 煤岩体渗流特性的研究
    2.2 煤与瓦斯渗流耦合特性的研究
        2.2.1 瓦斯在煤层中线性渗流
        2.2.2 瓦斯在煤层中非线性渗流
        2.2.3 瓦斯在煤层中的扩散渗透
    2.3 煤岩体破碎过程中瓦斯渗透性的演化
    2.4 瓦斯在煤岩体中运动基本规律
    2.5 本章小结
3 采动影响煤层水力冲孔技术研究
    3.1 水力冲孔的原理分析
    3.2 水力冲孔对煤体应力分布的影响
    3.3 水力冲孔对煤体中瓦斯压力和瓦斯含量的影响
    3.4 水力冲孔的破煤原理
    3.5 采动影响煤层中进行水力冲孔的可行性研究
    3.6 本章小结
4 采动影响煤岩体水力冲孔后煤岩破碎数值模拟分析
    4.1 数值模拟软件的介绍
    4.2 渗流—损伤耦合方程
    4.3 煤体裂隙网络中的渗流耦合
    4.4 水力冲孔数值模拟研究
        4.4.1 水力冲孔的数值模拟
        4.4.2 水力冲孔结合瓦斯抽采数值模拟
    4.5 本章小结
5 采动影响下水力冲孔现场试验研究
    5.1 矿井及试验区概况
        5.1.1 矿井概况
        5.1.2 矿井概况
        5.1.3 试验区概况
    5.2 水力冲孔煤层基本瓦斯参数测定
        5.2.1 原始瓦斯压力
        5.2.2 原始瓦斯含量
        5.2.3 瓦斯流量衰减系数
        5.2.4 水力冲孔前瓦斯抽采半径
    5.3 采动影响煤层水力冲孔现场施工工艺
        5.3.1 水力冲孔试验设备的介绍
        5.3.2 水力冲孔钻孔位置的布置
    5.4 采动影响煤层水力冲孔试验过程
    5.5 水力冲孔影响因素分析
    5.6 水力冲孔后瓦斯抽采钻孔的优化布置
    5.7 本章小结
6 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
致谢
作者简介及读研期间主要科研成果



本文编号：3322617