抽采钻孔密封浆液流动轨迹三维磁性成像物理实验研究
发布时间：2021-10-07 19:12
随着煤矿开采深度的不断增加、地应力增高、煤层透气性降低,致使瓦斯事故频发,严重威胁煤矿安全生产。治理瓦斯的根本方法是瓦斯抽采,而决定抽采效果的关键环节之一是钻孔密封。本文针对瓦斯抽采钻孔密封浆液流动轨迹磁性成像问题,建立含裂隙相似材料单元磁性强度解算模型,研发多维磁场监测-成像软件,通过相似材料磁性浆液配合比实验、相似材料磁性浆液密封实验,并借助于自主搭建的三维磁性监测系统,揭示相似材料内部破裂特征、浆液胶结位置的磁性分布规律,为密封浆液成像技术提供参考,主要研究内容及成果如下:（1）基于反投影重建算法以及线性方程组的基本原理,以立方体为数学模型,建立X轴、Y轴、Z轴及对角线方向的线性方程组,构建含裂隙相似材料单元磁性强度解算模型,研发多维磁磁场监测-成像软件,实现精度范围内试样某一点的磁性强度大小求解、成像。（2）通过不同磁性粒子类型、不同磁性粒子粒度以及不同磁性粒子质量分数,进行多因素、多水平下的密封浆液配合比实验,并根据浆液流动特性、沉降率,剔选出适合含裂隙相似材料的密封浆液配合比。（3）借助于三维磁性监测系统对密封后含裂隙相似材料进行三维监测,分析了试样不同监测面的磁性强度分布...
【文章来源】：西安科技大学陕西省
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
抽采钻孔瓦斯压力及安全度变化规律
、79]图1.2 磁性粒子的特征规律分析在磁性粒子运移模型和成像方法方面，Zhang[72]基于前人大量的成果，建立运移模型分析了多孔介质中磁性浆液的流动规律；Yu[73]研究了纳米二氧化硅颗粒在三种不同孔隙介质中的运移规律；An[74]基于对极低渗透率和微米至纳米尺度孔隙毛细效应的研究，建立了模拟页岩储层纳米粒子运移的数学模型；曹孟菁[75]建立磁性流体在微圆管中非线
成胶结体的磁场进行准确捕捉是实现浆液流动轨迹成像的关键环节。由于霍尔元件有着在静止状态下感受磁场的独特能力，具有简单、小型、频率响应宽、动态范围大、寿命长以及耐磨损等优点。本章首先简单介绍霍尔元件监测磁场的基本原理以及霍尔元件组成，同时基于霍尔效应建立三维磁性监测系统并对系统中每个单元的组成以及主要技术参数进行介绍，为建立单元磁性强度求解模型提供支撑。2.1 霍尔效应的基本原理霍尔效应在 1879 年被美国物理学家霍尔（Edwin Hall）发现。它定义了磁场和感应电压之间的关系，指的是在置于磁场的导体或半导体中通入电流，在垂直于电流方向的洛伦兹力作用下电子向半导体一边偏转，在这个侧面上形成电子累积，而半导体另一面由于缺少电子产生等量的正电荷，此时，在半导体的两侧就产生了一个电势差，如图 2.所示。霍尔元件放置在磁场中，当电流通过霍尔元件时，每一个通过霍尔元件的电子受到来自磁场的洛伦兹力和与之相反的电场力，当洛伦兹力与电场力平衡时，霍尔元件两侧会产生稳定的电势差，这个电势差称为霍尔电压 Uh，因此，可以利用霍尔效应对磁场进行准确测量。B
【参考文献】：
期刊论文
[1]四氧化三铁纳米材料的制备与应用[J]. 朱脉勇,陈齐,童文杰,阚加瑞,盛维琛. 化学进展. 2017(11)
[2]卸压区不同钻孔长度抽采条件下瓦斯运移特性试验[J]. 许江,苏小鹏,彭守建,刘义鑫,冯丹,刘龙荣. 岩土力学. 2018(01)
[3]纳米磁性流体应用的研究现状及发展[J]. 封士彩. 科技与创新. 2017(21)
[4]加载与卸载过程瓦斯抽采钻孔变形特征[J]. 石占山,梁冰,王岩,秦冰. 煤炭学报. 2017(06)
[5]负压对瓦斯抽采的作用机制及在瓦斯资源化利用中的应用[J]. 程远平,董骏,李伟,陈明义,刘坤. 煤炭学报. 2017(06)
[6]纳米四氧化三铁制备及其吸附刚果红的性能研究[J]. 王力霞,于云秋,姚文生. 无机盐工业. 2017(04)
[7]煤层瓦斯运移机制的关键参数表征[J]. 刘永茜,张玉贵,张浪. 岩石力学与工程学报. 2017(05)
[8]我国深部煤与瓦斯共采战略思考[J]. 袁亮. 煤炭学报. 2016(01)
[9]深部煤与瓦斯共采中的优质瓦斯通道及其构建方法[J]. 马念杰,李季,赵希栋,赵志强,刘洪涛,贾后省. 煤炭学报. 2015(04)
[10]新型瓦斯抽采钻孔注浆封孔方法及封堵机理[J]. 王振锋,周英,孙玉宁,王永龙. 煤炭学报. 2015(03)
博士论文
[1]基于煤与瓦斯共采的无风掘进瓦斯与氧气阻隔机理研究[D]. 付明明.北京科技大学 2017
[2]矿井瓦斯抽采管网运行优化方法研究[D]. 刘占宇.中国矿业大学(北京) 2016
[3]磁性流体微尺度流动规律实验研究[D]. 曹孟菁.北京科技大学 2016
[4]钻孔封孔段失稳机理分析及加固式动态密封技术研究[D]. 张超.中国矿业大学 2014
硕士论文
[1]基于磁性纳米粒子自组装的制备及荧光传感应用[D]. 宫素芹.安徽师范大学 2017
[2]环境友好可再生型磁性复合材料的制备及应用性能[D]. 郁榴华.南京理工大学 2017
[3]超顺磁功能分子制备及性能研究[D]. 胡光强.天津科技大学 2017
[4]演马庄矿瓦斯抽采钻孔流量计算研究[D]. 董伟.河南理工大学 2016
[5]聚氨酯注浆封孔材料的制备及性能研究[D]. 丁大勇.辽宁工程技术大学 2015
[6]义安矿瓦斯抽采封孔与漏气处置技术研究[D]. 杨坤.河南理工大学 2014
[7]瓦斯抽采联管系统及浓度控制方法研究[D]. 王振锋.河南理工大学 2009
[8]采空区瓦斯分布及运移规律研究[D]. 李守国.煤炭科学研究总院 2009
[9]纳米磁性粉体材料及磁流体的制备[D]. 王秀宇.天津大学 2003
本文编号：3422614
【文章来源】：西安科技大学陕西省
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
抽采钻孔瓦斯压力及安全度变化规律
、79]图1.2 磁性粒子的特征规律分析在磁性粒子运移模型和成像方法方面，Zhang[72]基于前人大量的成果，建立运移模型分析了多孔介质中磁性浆液的流动规律；Yu[73]研究了纳米二氧化硅颗粒在三种不同孔隙介质中的运移规律；An[74]基于对极低渗透率和微米至纳米尺度孔隙毛细效应的研究，建立了模拟页岩储层纳米粒子运移的数学模型；曹孟菁[75]建立磁性流体在微圆管中非线
成胶结体的磁场进行准确捕捉是实现浆液流动轨迹成像的关键环节。由于霍尔元件有着在静止状态下感受磁场的独特能力，具有简单、小型、频率响应宽、动态范围大、寿命长以及耐磨损等优点。本章首先简单介绍霍尔元件监测磁场的基本原理以及霍尔元件组成，同时基于霍尔效应建立三维磁性监测系统并对系统中每个单元的组成以及主要技术参数进行介绍，为建立单元磁性强度求解模型提供支撑。2.1 霍尔效应的基本原理霍尔效应在 1879 年被美国物理学家霍尔（Edwin Hall）发现。它定义了磁场和感应电压之间的关系，指的是在置于磁场的导体或半导体中通入电流，在垂直于电流方向的洛伦兹力作用下电子向半导体一边偏转，在这个侧面上形成电子累积，而半导体另一面由于缺少电子产生等量的正电荷，此时，在半导体的两侧就产生了一个电势差，如图 2.所示。霍尔元件放置在磁场中，当电流通过霍尔元件时，每一个通过霍尔元件的电子受到来自磁场的洛伦兹力和与之相反的电场力，当洛伦兹力与电场力平衡时，霍尔元件两侧会产生稳定的电势差，这个电势差称为霍尔电压 Uh，因此，可以利用霍尔效应对磁场进行准确测量。B
【参考文献】：
期刊论文
[1]四氧化三铁纳米材料的制备与应用[J]. 朱脉勇,陈齐,童文杰,阚加瑞,盛维琛. 化学进展. 2017(11)
[2]卸压区不同钻孔长度抽采条件下瓦斯运移特性试验[J]. 许江,苏小鹏,彭守建,刘义鑫,冯丹,刘龙荣. 岩土力学. 2018(01)
[3]纳米磁性流体应用的研究现状及发展[J]. 封士彩. 科技与创新. 2017(21)
[4]加载与卸载过程瓦斯抽采钻孔变形特征[J]. 石占山,梁冰,王岩,秦冰. 煤炭学报. 2017(06)
[5]负压对瓦斯抽采的作用机制及在瓦斯资源化利用中的应用[J]. 程远平,董骏,李伟,陈明义,刘坤. 煤炭学报. 2017(06)
[6]纳米四氧化三铁制备及其吸附刚果红的性能研究[J]. 王力霞,于云秋,姚文生. 无机盐工业. 2017(04)
[7]煤层瓦斯运移机制的关键参数表征[J]. 刘永茜,张玉贵,张浪. 岩石力学与工程学报. 2017(05)
[8]我国深部煤与瓦斯共采战略思考[J]. 袁亮. 煤炭学报. 2016(01)
[9]深部煤与瓦斯共采中的优质瓦斯通道及其构建方法[J]. 马念杰,李季,赵希栋,赵志强,刘洪涛,贾后省. 煤炭学报. 2015(04)
[10]新型瓦斯抽采钻孔注浆封孔方法及封堵机理[J]. 王振锋,周英,孙玉宁,王永龙. 煤炭学报. 2015(03)
博士论文
[1]基于煤与瓦斯共采的无风掘进瓦斯与氧气阻隔机理研究[D]. 付明明.北京科技大学 2017
[2]矿井瓦斯抽采管网运行优化方法研究[D]. 刘占宇.中国矿业大学(北京) 2016
[3]磁性流体微尺度流动规律实验研究[D]. 曹孟菁.北京科技大学 2016
[4]钻孔封孔段失稳机理分析及加固式动态密封技术研究[D]. 张超.中国矿业大学 2014
硕士论文
[1]基于磁性纳米粒子自组装的制备及荧光传感应用[D]. 宫素芹.安徽师范大学 2017
[2]环境友好可再生型磁性复合材料的制备及应用性能[D]. 郁榴华.南京理工大学 2017
[3]超顺磁功能分子制备及性能研究[D]. 胡光强.天津科技大学 2017
[4]演马庄矿瓦斯抽采钻孔流量计算研究[D]. 董伟.河南理工大学 2016
[5]聚氨酯注浆封孔材料的制备及性能研究[D]. 丁大勇.辽宁工程技术大学 2015
[6]义安矿瓦斯抽采封孔与漏气处置技术研究[D]. 杨坤.河南理工大学 2014
[7]瓦斯抽采联管系统及浓度控制方法研究[D]. 王振锋.河南理工大学 2009
[8]采空区瓦斯分布及运移规律研究[D]. 李守国.煤炭科学研究总院 2009
[9]纳米磁性粉体材料及磁流体的制备[D]. 王秀宇.天津大学 2003
本文编号：3422614
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/anquangongcheng/3422614.html
