煤与水的耦合作用及其在胡家河煤矿瓦斯治理中的应用
发布时间：2021-11-04 17:23
由于我国煤矿地质条件复杂,煤矿瓦斯依然是矿井灾害事故的主要致灾源。据统计,我国煤炭资源赋存中,中高阶煤与低阶煤各占半壁江山,因此,低阶煤储层瓦斯高效抽采与煤矿安全生产对保障我国煤炭能源供应具有重要意义。实践证明,瓦斯抽采是煤矿瓦斯灾害防治的主要技术手段之一,但高瓦斯、低渗透、低阶煤储层瓦斯由于煤层特点导致抽采瓦斯浓度低、抽采效果差,使得常规抽采技术难以满足矿井安全生产的要求。已有研究证实,高压注水措施是瓦斯治理的有效技术措施之一,因此针对低阶煤储层瓦斯赋存的特点,深入研究高瓦斯低渗透低阶煤层瓦斯水力化防治的新技术,对于降低低阶煤瓦斯灾害、保障我国西部低阶煤安全开采具有重要实际意义。本文以胡家河煤矿为研究对象,采用理论分析、实验研究、现场试验等手段相互结合的方法,系统研究了高压水侵入煤体过程中煤与水的耦合作用及其对煤体致裂、瓦斯解吸、驱替、渗流等的作用规律,并以此为基础提出了“高压水致裂增透瓦斯抽采与残余瓦斯水锁封堵”相结合的低阶煤瓦斯治理新方法。具体研究成果如下:1)对胡家河矿煤体润湿特性及影响因素进行实验分析发现,润湿特性较差。胡家河矿煤体润湿特性受活性剂、孔隙结构、表面官能团等因素...
【文章来源】：中国矿业大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：106 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
煤体含水率测试分析仪Figure2-1Watercontentanalyzerofcoalbody
工程硕士专业学位论文12液体在滴落到固体表面时，原有固气相界面会消失，并会产生新的固液界面，这种变换现象叫做润湿。液体在固体表面会呈现三种状态：①覆盖在固体表面，可以看做是无限大平面的薄膜；②截面小于圆半径的拱形；③大于圆半径的截面，三种状态如图2-2所示。图2-2液体在固体表面呈现的三种状态图Figure2-2Threestatediagramsofliquidonsolidsurface接触角测定实验采用DSA100型接触角测量仪。在实验过程中所使用的煤块均为原煤，使用锤子等工具将大煤块破碎为拇指见方的小煤块，并对煤块进行筛选，选出对面比较平整的煤块作为试样，并采用不同细度的砂纸依次对煤块进行打磨，以保证煤块对面平整且与平面平行，实验过程中所使用的煤块、设备、材料等如图2-3、2-4所示。图2-3DSA100接触角测定仪Figure2-3DSA100contactangletester图2-4测定接触角界面Figure2-4Determinationofcontactangleinterface进行实验前，准备好煤块、水、针管等，将针管吸入适量水后，安装针管，将煤块放置于载物台的合适位置，并打开设备，调整设备及软件参数。从针管液滴滴落瞬间开θθ（a）（b）（c）
工程硕士专业学位论文12液体在滴落到固体表面时，原有固气相界面会消失，并会产生新的固液界面，这种变换现象叫做润湿。液体在固体表面会呈现三种状态：①覆盖在固体表面，可以看做是无限大平面的薄膜；②截面小于圆半径的拱形；③大于圆半径的截面，三种状态如图2-2所示。图2-2液体在固体表面呈现的三种状态图Figure2-2Threestatediagramsofliquidonsolidsurface接触角测定实验采用DSA100型接触角测量仪。在实验过程中所使用的煤块均为原煤，使用锤子等工具将大煤块破碎为拇指见方的小煤块，并对煤块进行筛选，选出对面比较平整的煤块作为试样，并采用不同细度的砂纸依次对煤块进行打磨，以保证煤块对面平整且与平面平行，实验过程中所使用的煤块、设备、材料等如图2-3、2-4所示。图2-3DSA100接触角测定仪Figure2-3DSA100contactangletester图2-4测定接触角界面Figure2-4Determinationofcontactangleinterface进行实验前，准备好煤块、水、针管等，将针管吸入适量水后，安装针管，将煤块放置于载物台的合适位置，并打开设备，调整设备及软件参数。从针管液滴滴落瞬间开θθ（a）（b）（c）
【参考文献】：
期刊论文
[1]低阶煤不同宏观煤岩组分润湿性及影响因素研究[J]. 陈跃,马东民,夏玉成,郭晨,杨甫,邵凯. 煤炭科学技术. 2019(09)
[2]SDS水溶液作用下低煤阶煤体物理力学特性及损伤实验研究[J]. 安文博,王来贵,刘向峰,李喜林,陈强. 实验力学. 2019(03)
[3]低阶煤物理性质与化学组成对其润湿性影响[J]. 孔德婷,马琳鸽,李永龙,刘聪云. 煤炭加工与综合利用. 2019(05)
[4]深部煤岩体卸荷损伤变形演化特征数值模拟及验证[J]. 蔡永博,王凯,袁亮,徐超,付强,孔德磊. 煤炭学报. 2019(05)
[5]不同类型表面活性剂对煤体的润湿性研究[J]. 李皓伟,王兆丰,岳基伟,董家昕. 煤矿安全. 2019(03)
[6]高温干燥下褐煤化学结构演化的谱学研究[J]. 慕晨,张守玉,李尤,李昊. 热能动力工程. 2018(05)
[7]不同含水率煤体单轴压缩力学特性及损伤统计模型研究[J]. 王凯,蒋一峰,徐超. 岩石力学与工程学报. 2018(05)
[8]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)
[9]脉冲气压疲劳对原煤力学特性及渗透率的影响[J]. 侯鹏,高峰,高亚楠,杨玉贵,程红梅. 中国矿业大学学报. 2017(02)
[10]低渗煤层CO2预裂增透高效瓦斯抽采原理及应用[J]. 孙文忠. 煤炭科学技术. 2017(01)
博士论文
[1]含瓦斯煤层水力致裂的驱赶瓦斯规律研究[D]. 卢卫永.中国矿业大学 2018
[2]受载煤体-瓦斯-水耦合渗流特性研究[D]. 蒋一峰.中国矿业大学(北京) 2018
[3]微波辐射下煤体热力响应及其流-固耦合机制研究[D]. 李贺.中国矿业大学 2018
[4]煤岩体水力压裂裂缝扩展及对瓦斯运移影响研究[D]. 袁志刚.重庆大学 2014
[5]低透煤层水力致裂增透与驱赶瓦斯效应研究[D]. 程庆迎.中国矿业大学 2012
[6]煤储层固—液—气相间作用机理研究[D]. 张时音.中国矿业大学 2009
[7]煤对氧分子的吸附机理研究[D]. 刘仲田.辽宁工程技术大学 2007
硕士论文
[1]高压驱替相与CH4在煤体中的吸附解吸及扩散与渗流规律研究[D]. 高子善.中国矿业大学 2019
[2]MOFs基吸附材料优化制备及其对含瓦斯气体竞争吸附机理[D]. 袁创创.中国矿业大学 2019
[3]突出煤层掘进工作面煤尘润湿特性及防尘技术研究[D]. 张锐.中国矿业大学 2019
[4]表面活性剂对低阶煤瓦斯放散性能影响的实验研究[D]. 刘宝莉.西安科技大学 2018
[5]山西中高煤阶煤储层孔裂隙特征及对渗透性的影响[D]. 欧阳仲秋.中国地质大学(北京) 2017
[6]高瓦斯煤层及直接顶瓦斯吸附—解吸特性研究[D]. 靳擎.太原理工大学 2017
[7]新型煤尘润湿剂的实验研究[D]. 马艳玲.安徽理工大学 2016
[8]表面活性剂对煤润湿性的影响[D]. 郝景润.安徽理工大学 2016
[9]煤粉吸附法深度处理焦化尾水试验研究[D]. 孙浩.中国矿业大学 2016
[10]热作用及水分影响顾桥煤吸附甲烷的规律研究[D]. 李卓睿.中国矿业大学 2015
本文编号：3476166
【文章来源】：中国矿业大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：106 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
煤体含水率测试分析仪Figure2-1Watercontentanalyzerofcoalbody
工程硕士专业学位论文12液体在滴落到固体表面时，原有固气相界面会消失，并会产生新的固液界面，这种变换现象叫做润湿。液体在固体表面会呈现三种状态：①覆盖在固体表面，可以看做是无限大平面的薄膜；②截面小于圆半径的拱形；③大于圆半径的截面，三种状态如图2-2所示。图2-2液体在固体表面呈现的三种状态图Figure2-2Threestatediagramsofliquidonsolidsurface接触角测定实验采用DSA100型接触角测量仪。在实验过程中所使用的煤块均为原煤，使用锤子等工具将大煤块破碎为拇指见方的小煤块，并对煤块进行筛选，选出对面比较平整的煤块作为试样，并采用不同细度的砂纸依次对煤块进行打磨，以保证煤块对面平整且与平面平行，实验过程中所使用的煤块、设备、材料等如图2-3、2-4所示。图2-3DSA100接触角测定仪Figure2-3DSA100contactangletester图2-4测定接触角界面Figure2-4Determinationofcontactangleinterface进行实验前，准备好煤块、水、针管等，将针管吸入适量水后，安装针管，将煤块放置于载物台的合适位置，并打开设备，调整设备及软件参数。从针管液滴滴落瞬间开θθ（a）（b）（c）
工程硕士专业学位论文12液体在滴落到固体表面时，原有固气相界面会消失，并会产生新的固液界面，这种变换现象叫做润湿。液体在固体表面会呈现三种状态：①覆盖在固体表面，可以看做是无限大平面的薄膜；②截面小于圆半径的拱形；③大于圆半径的截面，三种状态如图2-2所示。图2-2液体在固体表面呈现的三种状态图Figure2-2Threestatediagramsofliquidonsolidsurface接触角测定实验采用DSA100型接触角测量仪。在实验过程中所使用的煤块均为原煤，使用锤子等工具将大煤块破碎为拇指见方的小煤块，并对煤块进行筛选，选出对面比较平整的煤块作为试样，并采用不同细度的砂纸依次对煤块进行打磨，以保证煤块对面平整且与平面平行，实验过程中所使用的煤块、设备、材料等如图2-3、2-4所示。图2-3DSA100接触角测定仪Figure2-3DSA100contactangletester图2-4测定接触角界面Figure2-4Determinationofcontactangleinterface进行实验前，准备好煤块、水、针管等，将针管吸入适量水后，安装针管，将煤块放置于载物台的合适位置，并打开设备，调整设备及软件参数。从针管液滴滴落瞬间开θθ（a）（b）（c）
【参考文献】：
期刊论文
[1]低阶煤不同宏观煤岩组分润湿性及影响因素研究[J]. 陈跃,马东民,夏玉成,郭晨,杨甫,邵凯. 煤炭科学技术. 2019(09)
[2]SDS水溶液作用下低煤阶煤体物理力学特性及损伤实验研究[J]. 安文博,王来贵,刘向峰,李喜林,陈强. 实验力学. 2019(03)
[3]低阶煤物理性质与化学组成对其润湿性影响[J]. 孔德婷,马琳鸽,李永龙,刘聪云. 煤炭加工与综合利用. 2019(05)
[4]深部煤岩体卸荷损伤变形演化特征数值模拟及验证[J]. 蔡永博,王凯,袁亮,徐超,付强,孔德磊. 煤炭学报. 2019(05)
[5]不同类型表面活性剂对煤体的润湿性研究[J]. 李皓伟,王兆丰,岳基伟,董家昕. 煤矿安全. 2019(03)
[6]高温干燥下褐煤化学结构演化的谱学研究[J]. 慕晨,张守玉,李尤,李昊. 热能动力工程. 2018(05)
[7]不同含水率煤体单轴压缩力学特性及损伤统计模型研究[J]. 王凯,蒋一峰,徐超. 岩石力学与工程学报. 2018(05)
[8]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)
[9]脉冲气压疲劳对原煤力学特性及渗透率的影响[J]. 侯鹏,高峰,高亚楠,杨玉贵,程红梅. 中国矿业大学学报. 2017(02)
[10]低渗煤层CO2预裂增透高效瓦斯抽采原理及应用[J]. 孙文忠. 煤炭科学技术. 2017(01)
博士论文
[1]含瓦斯煤层水力致裂的驱赶瓦斯规律研究[D]. 卢卫永.中国矿业大学 2018
[2]受载煤体-瓦斯-水耦合渗流特性研究[D]. 蒋一峰.中国矿业大学(北京) 2018
[3]微波辐射下煤体热力响应及其流-固耦合机制研究[D]. 李贺.中国矿业大学 2018
[4]煤岩体水力压裂裂缝扩展及对瓦斯运移影响研究[D]. 袁志刚.重庆大学 2014
[5]低透煤层水力致裂增透与驱赶瓦斯效应研究[D]. 程庆迎.中国矿业大学 2012
[6]煤储层固—液—气相间作用机理研究[D]. 张时音.中国矿业大学 2009
[7]煤对氧分子的吸附机理研究[D]. 刘仲田.辽宁工程技术大学 2007
硕士论文
[1]高压驱替相与CH4在煤体中的吸附解吸及扩散与渗流规律研究[D]. 高子善.中国矿业大学 2019
[2]MOFs基吸附材料优化制备及其对含瓦斯气体竞争吸附机理[D]. 袁创创.中国矿业大学 2019
[3]突出煤层掘进工作面煤尘润湿特性及防尘技术研究[D]. 张锐.中国矿业大学 2019
[4]表面活性剂对低阶煤瓦斯放散性能影响的实验研究[D]. 刘宝莉.西安科技大学 2018
[5]山西中高煤阶煤储层孔裂隙特征及对渗透性的影响[D]. 欧阳仲秋.中国地质大学(北京) 2017
[6]高瓦斯煤层及直接顶瓦斯吸附—解吸特性研究[D]. 靳擎.太原理工大学 2017
[7]新型煤尘润湿剂的实验研究[D]. 马艳玲.安徽理工大学 2016
[8]表面活性剂对煤润湿性的影响[D]. 郝景润.安徽理工大学 2016
[9]煤粉吸附法深度处理焦化尾水试验研究[D]. 孙浩.中国矿业大学 2016
[10]热作用及水分影响顾桥煤吸附甲烷的规律研究[D]. 李卓睿.中国矿业大学 2015
本文编号：3476166
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