钻孔注氮驱替煤层甲烷效果沿孔长变化规律研究

发布时间：2024-02-23 13:24

　　我国于2009年8月颁布的《防治煤与瓦斯突出规定》较之前的《防治煤与瓦斯突出细则》更立足于超前防治，防突的重点和关口前移，由局部防突转移到区域防突，重点强化区域防突措施。受河南理工大学瓦斯防治技术及装备研究所“井下注气驱替煤层甲烷机理及规律研究”试验研究的启发，本论文成功地将煤层注氮气沿孔长变化规律的研究应用于试验矿井。 本文围绕注气沿孔长驱替/置换煤层甲烷效果的规律展开数值模拟和现场试验研究。基于达西渗流理论、菲克扩散理论、扩展Langmuir吸附理论以及气体状态方程，建立了多物理场耦合条件下的气体流动和置换解吸模型，利用ComsolMultiphysics数值模拟软件进行了煤层注气沿孔长变化的数值模拟。在此基础之上，在石港煤矿井下开展了注气置换解吸煤层甲烷沿孔长变化规律的技术研究，考察了矿井“边注边抽”煤层瓦斯沿孔长置换/驱替的效果差异，得出了不同注气压力条件下，注气驱替/置换煤层甲烷效果沿孔长的变化规律。 首先针对石港煤矿煤层注气的效果进行了考察，通过现场煤层注气试验得出影响钻孔注气驱替煤层甲烷效果的主要因素不仅包括煤层赋存条件，还取决于注气参数以及钻孔封孔方式。 基于煤层渗流及...

【文章页数】：78 页

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致谢
摘要
Abstract
1 引言
    1.1 选题的目的和意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 瓦斯抽采增透强化技术研究
        1.2.2 注气置换/驱替煤层甲烷技术研究
    1.3 存在问题及研究内容
        1.3.1 存在问题
        1.3.2 论文的提出及研究内容
        1.3.3 技术路线
    1.4 创新点
2 矿井基本参数测定及注氮驱替煤层甲烷效果分析
    2.1 试验矿井煤样基本参数测定
        2.1.1 煤样采集
        2.1.2 参数测试方法
        2.1.3 参数测试结果
    2.2 注氮驱替煤层甲烷技术应用
        2.2.1 实验矿井煤对气体的吸附规律
        2.2.2 井下注气驱替煤层甲烷的合适气体选择
        2.2.3 瓦斯抽采与注氮驱替煤层甲烷效果对比
    2.3 影响注氮驱替煤层甲烷效果的因素分析
        2.3.1 煤层赋存规律对驱替煤层甲烷效果的影响
        2.3.2 注气参数对驱替煤层甲烷效果的影响
        2.3.3 其它参数对驱替煤层甲烷效果的影响
3 注气置换煤层甲烷沿孔长变化的数值模拟研究
    3.1 数学模型的建立
        3.1.1 数学模型的基本假设
        3.1.2 煤层瓦斯流场分类
        3.1.3 数学模型
        3.1.4 数值模型及边界条件
    3.2 COMSOL 数值模拟软件介绍
    3.3 注气孔内注气压力沿孔长变化的数值模拟
        3.3.1 单孔注 N2钻孔周边瓦斯压力云图
        3.3.2 注气过程孔内气体压力沿孔长变化规律
    3.4 注气过程瓦斯含量沿孔长变化的数值模拟
        3.4.1 边注 N2边排放瓦斯
        3.4.2 边注 N2边抽采
4 井下注气置换煤层甲烷效果沿孔长变化现场试验
    4.1 矿井概况
        4.1.1 煤层赋存及煤岩层特性
        4.1.2 开拓方式及采掘部署
        4.1.3 煤与瓦斯突出防治技术现状
        4.1.4 实验地点概况
    4.2 现场试验
        4.2.1 煤层注气措施工艺技术
        4.2.2 现场试验平台的介绍
        4.2.3 现场试验的实施
    4.3 注气孔内气压变化及沿孔长驱替煤层甲烷效果比较
        4.3.1 注气孔内气体压力沿孔长变化规律的研究
        4.3.2 注气钻孔周边煤体瓦斯沿孔长变化规律的研究
5 结论与展望
    5.1 主要结论
    5.2 展望
参考文献
作者简历
学位论文数据集



本文编号：3907558