钻孔瓦斯抽放半径的数值模拟研究

发布时间：2021-10-07 17:08

　　瓦斯抽放是煤矿防治瓦斯事故的根本性措施，在瓦斯灾害防治方面起到了较好的防突和综合治理瓦斯的作用。钻孔的有效抽放半径是该措施的一个重要参数，直接关系到抽放钻孔的设计、布置和抽放时间的长短。钻孔中孔口到孔底抽放负压损失情况及负压损失对钻孔有效抽放半径及抽放效果的影响，目前还没有定量的研究，这方面可供参考的文献也很少。因此对钻孔有效抽放半径和钻孔负压损失的研究具有重要的意义。本文以煤层瓦斯赋存及煤层瓦斯流动理论为基础，建立了钻孔周围煤层瓦斯流动以及钻孔中负压损失的数学模型。利用有限差分法对钻孔周围瓦斯压力分布及钻孔中的负压损失进行了解算，分析了煤层瓦斯压力、煤层渗透性、抽放时间、抽放负压对钻孔中抽放负压损失和有效抽放半径的影响，得出了钻孔在塌孔及正常情况下不同时间的负压损失和有效抽放半径。结果表明，钻孔中的负压损失值很小，可以认为钻孔孔底负压值等于孔口的负压值，负压损失对钻孔的有效抽放半径影响不大；钻孔的有效抽放半径随着抽放时间的延长而增大，在煤层赋存条件不变的情况下，钻孔的有效抽放半径和抽放时间成幂函数关系；煤层瓦斯压力和煤层的渗透性对钻孔的有效抽放半径起着重要影响作用，煤层的渗透性越好，... 

【文章来源】：河南理工大学河南省

【文章页数】：77 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
致谢
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 论文研究的目的和意义
    1.2 煤层瓦斯流动的国内外研究现状
    1.3 煤层钻孔抽放半径研究现状
    1.4 本文的主要研究工作
        1.4.1 主要研究内容
        1.4.2 本课题的研究方法
2 煤层中瓦斯流动的基本规律
    2.1 瓦斯在多孔介质中的流动分析
        2.1.1 多孔介质的基本特性
        2.1.2 煤体的孔隙结构
    2.2 煤层瓦斯赋存状态及其影响因素
        2.2.1 煤层中瓦斯赋存状态
    2.3 煤层瓦斯运移规律
        2.3.1 瓦斯在煤层中的运移
        2.3.2 瓦斯在煤层中的流动状态
    2.4 煤层瓦斯运移的基本参数
        2.4.1 煤层瓦斯压力
        2.4.2 煤层瓦斯含量
        2.4.3 煤层透气性系数
    2.5 本章小结
3 钻孔周围瓦斯流动数学模型的建立及求解方法
    3.1 瓦斯在煤层中流动的基本方程
    3.2 抽放钻孔沿程负压损失的计算
        3.2.1 沿程阻力损失理论分析
        3.2.2 沿程阻力系数的确定
    3.3 初始条件和边界条件
    3.4 钻孔瓦斯流动数学模型的数值解法
        3.4.1 数值方法简介
        3.4.2 有限差分法基本思想
        3.4.3 差分方程的推导
        3.4.4 钻孔瓦斯流动的差分方程解算
    3.5 模型的程序实现
    3.6 本章小结
4 钻孔有效抽放半径的数值模拟
    4.1 时间步长和空间步长的选取
    4.2 解算参数的选取
    4.3 瓦斯赋存参数对有效抽放半径和钻孔负压损失的影响
        4.3.1 煤层瓦斯压力对有效抽放半径和钻孔负压损失的影响
        4.3.2 煤层渗透率对有效抽放半径和钻孔负压损失的影响
    4.4 抽放参数对有效抽放半径和钻孔负压损失的影响
        4.4.1 抽放时间对钻孔有效抽放半径的影响
        4.4.2 抽放负压对钻孔有效抽放半径的影响
    4.5 钻孔塌孔对钻孔负压损失的影响
        4.5.1 抽放钻孔中瓦斯流速的分布
        4.5.2 抽放钻孔中负压损失的分布
    4.6 本章小结
5 结论与展望
    5.1 结论
    5.2 展望
参考文献
作者简历
学位论文数据集


【参考文献】：
期刊论文
[1]采用瓦斯流场理论确定钻孔瓦斯抽采有效影响半径[J]. 陈彝龙,邹云辉,钟勇林.  江西煤炭科技. 2009(03)
[2]深部煤层瓦斯赋存规律及钻孔抽采有效半径研究[J]. 苏利军.  安徽建筑工业学院学报(自然科学版). 2009(03)
[3]压降法测定钻孔的抽放影响半径试验研究[J]. 徐东方,王兆丰.  煤矿安全. 2009(05)
[4]煤层钻孔瓦斯抽放数值模拟[J]. 郭培红,李海霞,朱建安.  辽宁工程技术大学学报(自然科学版). 2009(S1)
[5]基于瓦斯流态的抽放半径确定方法[J]. 马耕,苏现波,魏庆喜.  煤炭学报. 2009(04)
[6]煤矿瓦斯有效抽放半径的测定计算方法[J]. 杜泽生,罗海珠.  煤炭科学技术. 2009(02)
[7]SF6气体示踪法测定钻孔瓦斯抽放有效半径[J]. 陈金玉,马丕梁,孔一凡,马超.  煤矿安全. 2008(09)
[8]金龙煤矿顺层钻孔抽放半径测定技术实践[J]. 张少科,刘有宏.  煤炭技术. 2008(09)
[9]煤层瓦斯流动数值解算时空步长的选取[J]. 高建良,吴金刚.  中国安全科学学报. 2006(07)
[10]计算机模拟确定瓦斯抽放有效半径的方法研究[J]. 周红星,程远平,谢战良.  能源技术与管理. 2005(04)



本文编号：3422444