腾晖煤矿201工作面钻孔瓦斯抽采参数数值模拟及应用

发布时间：2021-08-26 12:17

　　为提高腾辉煤矿201工作面煤层瓦斯抽采率，防止煤与瓦斯突出灾害的发生，给采掘工作提供安全的工作环境。以煤层瓦斯运移的基本规律和瓦斯运移方程为理论依据，以顺层平行钻孔周围煤体瓦斯流动场为研究对象，建立钻孔预抽煤层瓦斯渗流模型，并分析其数值求解方法。通过对顺层平行钻孔抽采参数的研究，最终达到减少施工量、提高抽采率、缩短消突周期、实现安全快速掘进的目的。应用多物理场耦合模拟软件对单个钻孔情况下，分析了不同抽采时间、抽采负压、煤层渗透率、钻孔直径等条件下的钻孔抽采半径和瓦斯抽采量，得到各因素对钻孔预抽煤层瓦斯的影响规律。以及三个钻孔时，不同钻孔间距对瓦斯压力分布的影响，得出如下结论：随着抽采时间增加，抽采影响区域逐渐增大；抽采负压对抽采半径的影响不大，但对瓦斯抽出量有较大影响；煤层渗透率对钻孔抽采半径及瓦斯抽采量有很大影响，抽采半径随着渗透率的降低成明显下降趋势；在相同时间内，钻孔直径对抽采半径及抽采量影响较大，随着直径的增大，抽采半径及抽采量就会越大。在三个钻孔情况下，孔间距为5m时，瓦斯压力的下降速度较孔间距为2m和7m时快，抽采效果最好，并且消突更充分。 

【文章来源】：辽宁工程技术大学辽宁省

【文章页数】：72 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
致谢
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 矿井瓦斯抽采现状研究分析
        1.2.1 矿井瓦斯抽采现状
        1.2.2 目前矿井瓦斯抽采存在主要问题
    1.3 研究内容、研究目标和技术路线
        1.3.1 研究内容
        1.3.2 研究目标
        1.3.3 技术路线
2.顺层平行钻孔预抽煤层瓦斯流动机理分析
    2.1 煤层瓦斯的赋存
        2.1.1 瓦斯在煤体内的赋存状态
        2.1.2 煤的孔隙结构特征
    2.2 煤层瓦斯运移的基本规律
        2.2.1 瓦斯在多孔介质中的流动分析
        2.2.2 瓦斯在煤层中的运移
        2.2.3 瓦斯在煤层中的流动状态
    2.3 煤层瓦斯运移方程
        2.3.1 含瓦斯煤岩中瓦斯气体的含量
        2.3.2 含瓦斯煤岩体变形控制方程
        2.3.3 煤层瓦斯运移方程
3 腾晖煤矿 201 工作面瓦斯抽采技术研究
    3.1 矿井概况
        3.1.1 交通位置
        3.1.2 自然地理
        3.1.3 煤层赋存
        3.1.4 井田开拓方式
    3.2 201 工作面瓦斯基础参数测定
        3.2.1 工作面瓦斯原始量测定
        3.2.2 工作面瓦斯含量分析
    3.3 瓦斯抽采的必要性和可行性
        3.3.1 瓦斯抽采必要性
        3.3.2 瓦斯抽采可行性
    3.4 抽采瓦斯的方法选择
        3.4.1 开采层瓦斯抽采方法
        3.4.2 瓦斯抽采方法确定
    3.5 瓦斯抽采工艺
        3.5.1 抽采管路布置及选型
        3.5.2 管路布置及敷设
        3.5.3 抽采泵性能
4 顺层平行钻孔抽采参数的数值模拟
    4.1 钻孔抽采瓦斯流固耦合物理模型及定解条件
        4.1.1 物理模型
        4.1.2 定解条件
    4.2 顺层单个钻孔抽采瓦斯
        4.2.1 几何模型
        4.2.2 初始条件和边界条件
        4.2.3 计算结果及分析
    4.3 顺层多个钻孔抽采瓦斯
        4.3.1 几何模型
        4.3.2 初始条件和边界条件
        4.3.3 计算结果及分析
5 合理抽采参数效果分析
    5.1 顺层平行钻孔布置参数
    5.2 现场效果检验
        5.2.1 抽采指标规定
        5.2.2 抽采效果评价
结论
参考文献
作者简历
学位论文数据集


【参考文献】：
期刊论文
[1]沿层钻孔周围瓦斯(真实气体)渗流压力方程及三维数值分析[J]. 肖远见.  矿业安全与环保. 2004(03)
[2]煤与瓦斯共采技术的研究现状及其应用发展[J]. 吴财芳,曾勇,秦勇.  中国矿业大学学报. 2004(02)
[3]煤矿绿色开采技术[J]. 钱鸣高,许家林,缪协兴.  中国矿业大学学报. 2003(04)
[4]卸压瓦斯抽取及煤与瓦斯共采技术研究[J]. 李树刚,李生彩,林海飞,成连华.  西安科技学院学报. 2002(03)
[5]煤层瓦斯渗流力学的研究进展[J]. 孙培德,鲜学福.  焦作工学院学报(自然科学版). 2001(03)
[6]采用岩石水平长钻孔抽放邻近层瓦斯[J]. 梁运培.  煤矿安全. 2001(05)
[7]瓦斯气体在煤层中的扩散机理及模式[J]. 聂百胜,何学秋,王恩元.  中国安全科学学报. 2000(06)
[8]邻近层卸压瓦斯越流规律的研究[J]. 梁运培.  矿业安全与环保. 2000(01)
[9]采动过程中覆岩离层发育规律的研究[J]. 滕永海,阎振斌.  煤炭学报. 1999(01)
[10]煤层气越流的固气耦合理论及其应用[J]. 孙培德,鲜学福.  煤炭学报. 1999(01)



本文编号：3364229