高压水射流煤层割缝技术关键参数优化
发布时间：2022-02-22 10:43
我国是世界上煤与瓦斯突出最为严重的国家之一。随着煤炭生产规模的日益增大，煤与瓦斯突出灾害所占的比重越来越大，因此，开展防治煤与瓦斯突出技术的研究，对保障煤矿安全生产和促进国民经济增长，具有十分重要的意义。高压水射流煤层割缝技术以其良好的卸压增透效果，在高效预抽煤层瓦斯，防止煤与瓦斯突出方面得到了广泛应用，在此背景下，本文开展了对高压水射流煤层割缝技术关键参数的分析研究，以便完善该技术的相关理论，促进其在突出矿井中的标准化推行。主要研究成果如下：①基于高压水射流破煤机理、Crow切割理论及现场条件，得出了影响高压水射流割缝深度的主要因素有射流压力、喷嘴直径、钻杆转速和割缝时间。②在喷嘴直径一定的条件下，建立了高压水射流煤层割缝深度与射流压力、钻杆转速和割缝时间的关系模型。FLUENT模拟结果表明，在射流压力不变和喷嘴总长受限的条件下，喷嘴直径d=3mm时的射流轴向动压衰减系数最小，因此将喷嘴直径定为3mm。实验证明，非淹没条件下，当射流压力介于031.5MPa之间时，割缝深度与射流压力之间存在良好的线性关系；在射流压力和喷嘴直径一定的条件下，割缝深度与钻杆转速和割缝...
【文章来源】：重庆大学重庆市211工程院校985工程院校教育部直属院校
【文章页数】：51 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
1. 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 防治煤与瓦斯突出技术研究现状
1.2.1 保护层开采
1.2.2 密集钻孔
1.3 高压水射流防突技术研究现状
1.4 研究存在问题
1.5 研究内容及技术路线
1.5.1 研究内容
1.5.2 技术路线
2. 高压水射流煤层割缝技术关键参数的确定
2.1 高压水射流煤层割缝全过程分析
2.1.1 水射流割缝阶段
2.1.2 煤体内部损伤阶段
2.2 高压水射流破煤机理
2.3 高压水射流煤层割缝技术关键参数的确定
2.4 本章小结
3. 高压水射流煤层割缝技术关键参数优化
3.1 喷嘴直径的确定
3.1.1 喷嘴直径的选择
3.1.2 不同喷嘴直径的射流流场数值模拟
3.2 射流压力对割缝深度的影响
3.2.1 水射流破煤的门限压力
3.2.2 射流压力与割缝深度关系的实验
3.3 钻杆转速和割缝时间对割缝深度的影响
3.4 高压水射流煤层割缝模型的建立
3.5 本章小结
4. 高压水射流煤层割缝技术现场应用
4.1 高压水射流煤层割缝系统简介
4.2 割缝半径现场考察
4.2.1 施工点概况
4.2.2 考察过程及结果分析
4.3 高压水射流煤层割缝技术在石门揭煤中的应用
4.3.1 施工点概况
4.3.2 钻孔布置及施工优化
4.3.3 应用结果及分析
4.4 本章小结
5. 结论与建议
5.1 结论
5.2 建议
致谢
参考文献
附录
A. 作者在攻读硕士学位期间发表论文的目录
【参考文献】：
期刊论文
[1]高压水射流割缝对煤体扰动影响规律研究及应用[J]. 张其智,林柏泉,孟凡伟,沈春明. 煤炭科学技术. 2011(10)
[2]石门揭煤钻孔布置优化分析及应用[J]. 卢义玉,刘勇,夏彬伟,张赛. 煤炭学报. 2011(02)
[3]磨料射流旋转切割套管试验及工程计算模型[J]. 王瑞和,李罗鹏,周卫东,李华周. 中国石油大学学报(自然科学版). 2010(02)
[4]脉冲射流割缝技术在石门揭煤中的应用研究[J]. 卢义玉,葛兆龙,李晓红,陈久福,刘勇. 中国矿业大学学报. 2010(01)
[5]高压脉冲水射流提高松软煤层透气性的研究[J]. 李晓红,卢义玉,赵瑜,康勇,周东平. 煤炭学报. 2008(12)
[6]割缝排放低透气性煤层瓦斯过程的数值试验[J]. 王婕,林柏泉,茹阿鹏. 煤矿安全. 2005(08)
[7]低渗透煤层钻孔与水力割缝瓦斯排放的实验研究[J]. 段康廉,冯增朝,赵阳升,胡耀青,杨栋. 煤炭学报. 2002(01)
[8]水力割缝提高低渗透煤层渗透性实验研究[J]. 赵岚,冯增朝,杨栋,赵阳升. 太原理工大学学报. 2001(02)
[9]水力冲割煤层卸压抽放瓦斯技术的研究[J]. 邹忠有,白铁刚,姜文忠,王辉,刘宏伟,李中高. 煤矿安全. 2000(01)
[10]提高低透气性煤层钻孔抽放瓦斯量的途径[J]. 余长林. 煤矿安全. 1999(05)
硕士论文
[1]高压脉冲水射流增透技术在煤矿石门揭煤中的应用研究[D]. 刘勇.重庆大学 2009
本文编号：3639291
【文章来源】：重庆大学重庆市211工程院校985工程院校教育部直属院校
【文章页数】：51 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
1. 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 防治煤与瓦斯突出技术研究现状
1.2.1 保护层开采
1.2.2 密集钻孔
1.3 高压水射流防突技术研究现状
1.4 研究存在问题
1.5 研究内容及技术路线
1.5.1 研究内容
1.5.2 技术路线
2. 高压水射流煤层割缝技术关键参数的确定
2.1 高压水射流煤层割缝全过程分析
2.1.1 水射流割缝阶段
2.1.2 煤体内部损伤阶段
2.2 高压水射流破煤机理
2.3 高压水射流煤层割缝技术关键参数的确定
2.4 本章小结
3. 高压水射流煤层割缝技术关键参数优化
3.1 喷嘴直径的确定
3.1.1 喷嘴直径的选择
3.1.2 不同喷嘴直径的射流流场数值模拟
3.2 射流压力对割缝深度的影响
3.2.1 水射流破煤的门限压力
3.2.2 射流压力与割缝深度关系的实验
3.3 钻杆转速和割缝时间对割缝深度的影响
3.4 高压水射流煤层割缝模型的建立
3.5 本章小结
4. 高压水射流煤层割缝技术现场应用
4.1 高压水射流煤层割缝系统简介
4.2 割缝半径现场考察
4.2.1 施工点概况
4.2.2 考察过程及结果分析
4.3 高压水射流煤层割缝技术在石门揭煤中的应用
4.3.1 施工点概况
4.3.2 钻孔布置及施工优化
4.3.3 应用结果及分析
4.4 本章小结
5. 结论与建议
5.1 结论
5.2 建议
致谢
参考文献
附录
A. 作者在攻读硕士学位期间发表论文的目录
【参考文献】：
期刊论文
[1]高压水射流割缝对煤体扰动影响规律研究及应用[J]. 张其智,林柏泉,孟凡伟,沈春明. 煤炭科学技术. 2011(10)
[2]石门揭煤钻孔布置优化分析及应用[J]. 卢义玉,刘勇,夏彬伟,张赛. 煤炭学报. 2011(02)
[3]磨料射流旋转切割套管试验及工程计算模型[J]. 王瑞和,李罗鹏,周卫东,李华周. 中国石油大学学报(自然科学版). 2010(02)
[4]脉冲射流割缝技术在石门揭煤中的应用研究[J]. 卢义玉,葛兆龙,李晓红,陈久福,刘勇. 中国矿业大学学报. 2010(01)
[5]高压脉冲水射流提高松软煤层透气性的研究[J]. 李晓红,卢义玉,赵瑜,康勇,周东平. 煤炭学报. 2008(12)
[6]割缝排放低透气性煤层瓦斯过程的数值试验[J]. 王婕,林柏泉,茹阿鹏. 煤矿安全. 2005(08)
[7]低渗透煤层钻孔与水力割缝瓦斯排放的实验研究[J]. 段康廉,冯增朝,赵阳升,胡耀青,杨栋. 煤炭学报. 2002(01)
[8]水力割缝提高低渗透煤层渗透性实验研究[J]. 赵岚,冯增朝,杨栋,赵阳升. 太原理工大学学报. 2001(02)
[9]水力冲割煤层卸压抽放瓦斯技术的研究[J]. 邹忠有,白铁刚,姜文忠,王辉,刘宏伟,李中高. 煤矿安全. 2000(01)
[10]提高低透气性煤层钻孔抽放瓦斯量的途径[J]. 余长林. 煤矿安全. 1999(05)
硕士论文
[1]高压脉冲水射流增透技术在煤矿石门揭煤中的应用研究[D]. 刘勇.重庆大学 2009
本文编号：3639291
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