气爆技术提高煤体渗透性规律的研究

发布时间：2021-08-26 23:10

　　煤层气不仅对煤矿的安全生产构成极大危害，同时又是绿色的清洁能源。但是我国煤层的渗透率普遍偏低，且具有强吸附的特点，采用常规提高煤层渗透性的方法来抽采煤层气效果并不理想。针对以上问题，本文采用了理论分析、实验研究和数值模拟相结合的研究方法，并以实验研究为主，对提高煤体渗透性的方法进行研究，提出了一种用气爆来提高煤体渗透性的方法，并取得了如下的研究成果：①自主设计并制造了气爆的实验装置，同时给出了低渗透煤层的储层特性及煤的吸附理论，详细论述了煤层气的在煤层中的运移及产出机理。②通过气爆的实验研究，可以发现：在不同轴压下，气爆后煤体的渗透率均有所增加，但是渗透率增加的不明显，即轴压对煤体气爆效果影响较小；在相同轴力和相同气爆压力的条件下，对于硬度系数较大、渗透率较低的煤体，气爆增透效果更明显，部分煤体渗透率甚至增加到十倍；气爆的起爆位置在位于煤体钻孔自由面约1/3处，气爆的增透效果更好；气爆压力的大小也是影响煤体渗透率增加的一个重要因素，气爆压力越大，煤体的增透效果越明显。③深入分析了动载荷作用下煤体的力学特性和动载荷作用下煤体的损伤与能量耗散、深孔气爆的作用、煤层中煤层气压力对裂隙扩展的作... 

【文章来源】：辽宁工程技术大学辽宁省

【文章页数】：83 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
致谢
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 选题背景及意义
    1.2 国内外研究现状
    1.3 研究内容和技术路线
2 煤层气的赋存及产出机理
    2.1 煤体的储存特性
        2.1.1 煤体大分子结构
        2.1.2 煤层中煤层气的存在状态
        2.1.3 煤的孔隙特征
        2.1.4 煤体的渗透率
        2.1.5 煤体的物性参数
    2.2 煤层气运移和产出机理
        2.2.1 煤层气的解吸
        2.2.2 煤层气的扩散
        2.2.3 煤层气的产出
    2.3 本章小结
3 气爆的实验研究
    3.1 煤体硬度系数的测定
    3.2 煤样的制作
    3.3 实验装置的设计
    3.4 实验方案的设计
    3.5 实验原理
    3.6 气爆后实验效果
    3.7 实验数据处理
    3.8 气爆前后的渗透率对比
    3.9 气爆技术的应用
    3.10 本章小结
4 煤体动力学的基本特性
    4.1 动载荷下煤体的力学特性分析
        4.1.1 动载荷作用下煤变形特性的分析
        4.1.2 加载速率对煤体动力学特性的影响
    4.2 动载荷下煤体的损伤与能量耗散
    4.3 深孔气爆作用
    4.4 煤层瓦中煤层气压力对裂隙扩展作用
    4.5 压碎圈生成及范围
    4.6 卸压开采煤体的变形
    4.7 煤层变形与煤层气运移耦合的动力学模型
        4.7.1 对应的理论及控制方程
        4.7.2 动力学控制方程及应力应变关系
        4.7.3 边界条件
    4.8 本章小结
5 气爆的数值模拟
    5.1 引言
    5.2 ANSYS/LS-DYNA 简介
    5.3 模型及边界条件
        5.3.1 模型的设计
        5.3.2 边界条件
    5.4 高能炸药材料
    5.5 气爆的数值模拟方案
    5.6 气爆数值模拟结果
结论
参考文献
作者简历
学位论文数据集



本文编号：3365139