液态CO 2 相变致裂增透技术在贝勒矿的应用研究
发布时间：2022-08-10 18:06
液态二氧化碳相变致裂是一种用于煤层增透的技术,其具有使用安全方便、增透效率高、适用范围较广等优点,具体体现在爆破不产生火花、压力可控、易于储存和运输以及安全性高等方面。本文在液态二氧化碳相变致裂原理的基础上,结合爆破理论,理论分析了二氧化碳相变致裂对煤岩体的破坏作用和增透效果,运用损伤断裂力学理论分析了爆破产生的新生裂纹尖端的有效应力强度因子,及其在裂纹在扩展过程中的变化规律,并分析了二氧化碳对瓦斯气体的置换效应。其次,运用数值模拟软件COMSOL Multiphysics,建立了相变致裂影响半径力学模型,得到270MPa压力下的相变致裂的影响半径,确定了贝勒煤矿现有条件下相变致裂的有效影响半径为4.6m。在贝勒煤矿煤层条件下进行二氧化碳相变致裂爆破试验,取得了良好的煤层增透效果,使得本煤层的透气性系数增加了 26倍以上;深孔致裂爆破进行后,瓦斯抽采效果显著提升,进行过二氧化碳深孔致裂爆破后的钻孔瓦斯抽采流量是未进行致裂爆破钻孔流量的4.2～6.9倍;抽采影响半径有大幅提升,从0.8m提升到4.5m,相同条件下可减少钻孔工程量,从而节约消突成本;抽采一个月的预抽率可达8.26%,未进行...
【文章页数】：65 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 国内外研究现状
1.2.1 煤层瓦斯增透技术研究
1.2.2 液态二氧化碳相变致裂技术
1.3 本文研究内容及研究方法
1.3.1 本文研究内容
1.3.2 研究方法及技术路线
2 液态二氧化碳爆破致裂理论基础
2.1 爆破对煤岩体的致裂作用过程
2.2 爆破波在煤岩体中的传播规律
2.3 高压气体对煤岩体的作用机理
2.4 高压二氧化碳气体作用下的岩体裂纹扩展分析
2.5 二氧化碳气体对煤层瓦斯的置换作用
2.6 本章小结
3 液态二氧化碳致裂器
3.1 二氧化碳致裂器简介
3.1.1 二氧化碳致裂器结构及工作原理
3.1.2 二氧化碳致裂器技术优势
3.2 二氧化碳致裂器配套设备
3.2.1 无损快速组装器
3.2.2 自动化快速充装系统
3.2.3 膨胀摩擦式止飞装置
3.2.4 其他配套装置
3.3 地面二氧化碳致裂器组装、充装车间的建立
3.3.1 车间的基本组成
3.3.2 车间的组建情况
3.3.3 车间的管理
3.4 本章小结
4 液态二氧化碳相变致裂影响半径数值模拟研究
4.1 数学模型的建立
4.1.1 基本假设
4.1.2 相变致裂数学模型建立
4.1.3 计算模型及失效准则
4.1.4 模拟软件的选择
4.2 相变致裂影响半径模拟结果
4.2.1 塑性变形特征
4.2.2 体积应变特征
4.3 本章小结
5 液态二氧化碳致裂器深孔致裂爆破增透技术
5.1 贝勒煤矿煤层增透必要性分析
5.2 试验工作面概况
5.3 深孔致裂爆破工艺流程
5.4 试验内容及考察方法
5.4.1 深孔致裂爆破送入取出能力试验
5.4.2 深孔致裂爆破影响因素试验
5.4.3 深孔致裂爆破防突效果试验
5.5 现场试验
5.5.1 深孔致裂爆破防突效果试验
5.5.2 深孔致裂爆破工艺流程
5.5.3 深孔致裂爆破效果考察及结论
5.6 数值模拟与现场试验对比
5.7 本章小结
6 结论与展望
6.1 主要结论
6.2 展望
致谢
参考文献
【参考文献】：
期刊论文
[1]二氧化碳炮增透防突技术研究[J]. 廖文涛. 中国新技术新产品. 2017(20)
[2]预裂孔间距的试验研究及数值模拟[J]. 杨林兵,李玉能,张少秋,朱杰超,蒲恒强. 采矿技术. 2017(05)
[3]CO2预裂装置在一次采全高工作面中的应用[J]. 崔贵波. 机械管理开发. 2017(08)
[4]液态CO2相变致裂增透技术在低透性突出煤层的应用研究[J]. 秦江涛,陈玉涛. 工业安全与环保. 2017(08)
[5]大湾煤矿CO2预裂煤层增透技术的试验[J]. 程健,张庆华,王麒翔. 煤矿机械. 2017(08)
[6]CO2相变致裂增透技术在高瓦斯低渗透性厚煤层应用研究[J]. 王伟,年军,刘啸,白鹏,付红波. 煤炭技术. 2017(08)
[7]西山矿区煤层顺层孔CO2爆破增透试验研究[J]. 贺志宏,夏仕柏. 安徽理工大学学报(自然科学版). 2017(04)
[8]高压水力压裂和二氧化碳相变致裂联合增透技术[J]. 秦江涛,陈玉涛,黄文祥. 煤炭科学技术. 2017(07)
[9]上保护层煤柱引发被保护层冲击机理研究[J]. 姜福兴,王玉霄,李明,曲延伦. 岩土工程学报. 2017(09)
[10]基于二氧化碳深孔致裂增透技术的低透煤层瓦斯治理[J]. 贺超. 煤炭科学技术. 2017(06)
博士论文
[1]残留煤地下气化综合评价与稳定生产技术研究[D]. 黄温钢.中国矿业大学 2014
硕士论文
[1]液态二氧化碳相变致裂影响半径时效性研究[D]. 赵龙.河南理工大学 2016
[2]煤层中液态二氧化碳相变致裂半径的研究[D]. 许梦飞.河南理工大学 2016
[3]液态二氧化碳相变致裂增透机理研究[D]. 韩亚北.河南理工大学 2014
[4]高瓦斯低透气性煤层强化增透抽放瓦斯技术研究[D]. 姚尚文.安徽理工大学 2005
本文编号：3674105
【文章页数】：65 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 国内外研究现状
1.2.1 煤层瓦斯增透技术研究
1.2.2 液态二氧化碳相变致裂技术
1.3 本文研究内容及研究方法
1.3.1 本文研究内容
1.3.2 研究方法及技术路线
2 液态二氧化碳爆破致裂理论基础
2.1 爆破对煤岩体的致裂作用过程
2.2 爆破波在煤岩体中的传播规律
2.3 高压气体对煤岩体的作用机理
2.4 高压二氧化碳气体作用下的岩体裂纹扩展分析
2.5 二氧化碳气体对煤层瓦斯的置换作用
2.6 本章小结
3 液态二氧化碳致裂器
3.1 二氧化碳致裂器简介
3.1.1 二氧化碳致裂器结构及工作原理
3.1.2 二氧化碳致裂器技术优势
3.2 二氧化碳致裂器配套设备
3.2.1 无损快速组装器
3.2.2 自动化快速充装系统
3.2.3 膨胀摩擦式止飞装置
3.2.4 其他配套装置
3.3 地面二氧化碳致裂器组装、充装车间的建立
3.3.1 车间的基本组成
3.3.2 车间的组建情况
3.3.3 车间的管理
3.4 本章小结
4 液态二氧化碳相变致裂影响半径数值模拟研究
4.1 数学模型的建立
4.1.1 基本假设
4.1.2 相变致裂数学模型建立
4.1.3 计算模型及失效准则
4.1.4 模拟软件的选择
4.2 相变致裂影响半径模拟结果
4.2.1 塑性变形特征
4.2.2 体积应变特征
4.3 本章小结
5 液态二氧化碳致裂器深孔致裂爆破增透技术
5.1 贝勒煤矿煤层增透必要性分析
5.2 试验工作面概况
5.3 深孔致裂爆破工艺流程
5.4 试验内容及考察方法
5.4.1 深孔致裂爆破送入取出能力试验
5.4.2 深孔致裂爆破影响因素试验
5.4.3 深孔致裂爆破防突效果试验
5.5 现场试验
5.5.1 深孔致裂爆破防突效果试验
5.5.2 深孔致裂爆破工艺流程
5.5.3 深孔致裂爆破效果考察及结论
5.6 数值模拟与现场试验对比
5.7 本章小结
6 结论与展望
6.1 主要结论
6.2 展望
致谢
参考文献
【参考文献】：
期刊论文
[1]二氧化碳炮增透防突技术研究[J]. 廖文涛. 中国新技术新产品. 2017(20)
[2]预裂孔间距的试验研究及数值模拟[J]. 杨林兵,李玉能,张少秋,朱杰超,蒲恒强. 采矿技术. 2017(05)
[3]CO2预裂装置在一次采全高工作面中的应用[J]. 崔贵波. 机械管理开发. 2017(08)
[4]液态CO2相变致裂增透技术在低透性突出煤层的应用研究[J]. 秦江涛,陈玉涛. 工业安全与环保. 2017(08)
[5]大湾煤矿CO2预裂煤层增透技术的试验[J]. 程健,张庆华,王麒翔. 煤矿机械. 2017(08)
[6]CO2相变致裂增透技术在高瓦斯低渗透性厚煤层应用研究[J]. 王伟,年军,刘啸,白鹏,付红波. 煤炭技术. 2017(08)
[7]西山矿区煤层顺层孔CO2爆破增透试验研究[J]. 贺志宏,夏仕柏. 安徽理工大学学报(自然科学版). 2017(04)
[8]高压水力压裂和二氧化碳相变致裂联合增透技术[J]. 秦江涛,陈玉涛,黄文祥. 煤炭科学技术. 2017(07)
[9]上保护层煤柱引发被保护层冲击机理研究[J]. 姜福兴,王玉霄,李明,曲延伦. 岩土工程学报. 2017(09)
[10]基于二氧化碳深孔致裂增透技术的低透煤层瓦斯治理[J]. 贺超. 煤炭科学技术. 2017(06)
博士论文
[1]残留煤地下气化综合评价与稳定生产技术研究[D]. 黄温钢.中国矿业大学 2014
硕士论文
[1]液态二氧化碳相变致裂影响半径时效性研究[D]. 赵龙.河南理工大学 2016
[2]煤层中液态二氧化碳相变致裂半径的研究[D]. 许梦飞.河南理工大学 2016
[3]液态二氧化碳相变致裂增透机理研究[D]. 韩亚北.河南理工大学 2014
[4]高瓦斯低透气性煤层强化增透抽放瓦斯技术研究[D]. 姚尚文.安徽理工大学 2005
本文编号：3674105
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/anquangongcheng/3674105.html
