潘二煤矿高抽巷穿层孔卸压增透技术研究
发布时间：2024-05-12 14:27
为了探索适合潘二煤矿高抽巷的卸压增透区域防突技术，以11223高抽巷掩护A组煤层煤巷掘进进行研究。采用理论分析、数值模拟和现场试验考察方法，研究了水力压裂卸压增透效果。研究结果表明，影响范围能达到10m，但瓦斯抽采效果并没有得到改善，分析主要原因为在高地应力的作用下压裂产生的裂缝又重新闭合，不适用于潘二煤矿软煤层的卸压增透。 通过对水力冲孔的理论和数值分析，并结合现场试验考察得出：①相同抽采时间下，有效影响半径随每米冲出煤量的增多而增大，且增大幅度呈衰减趋势，提出将每米冲出煤量为1t或略大于1t，作为潘二煤矿A组煤的冲出煤量标准，试验结果表明，采用2Φ2.8mm的喷嘴，建立的泵压为1416MPa，基本能实现冲出以上煤量。②冲出煤量不变时，有效影响半径随着抽采时间增加而变大，增大幅度逐渐减小，查明了有效抽放半径y与抽采时间x的量化关系，确定潘二煤矿A组煤实施水力冲孔措施后的合理抽采时间为90天。③采用自动排水的新型封孔工艺后，有效解决了下向孔孔内有积水导致抽采效率低下的问题，瓦斯抽采纯量比传统封孔工艺提高2倍。④采用瓦斯压力、瓦斯含量、抽采浓度与纯量的现场考察水力冲...
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
致谢
摘要
Abstract
目录
1 引言
1.1 引言
1.2 国内外研究现状
1.2.1 煤层卸压增透技术研究现状
1.2.2 水力冲孔研究现状
1.3 存在的主要问题
1.4 主要研究内容和技术路线
1.4.1 研究内容
1.4.2 技术路线
1.5 本章小结
2 试验矿井及试验区域概况
2.1 试验矿井概况
2.1.1 矿井基本情况
2.1.2 地质构造
2.1.3 煤层和瓦斯
2.2 试验区域概况
2.2.1 3 和 1 煤层概况
2.2.2 11223 高抽巷概况
2.2.3 煤层瓦斯
2.2.4 地质构造
2.2.5 水文地质特征
2.3 本章小结
3 水力压裂消突效果研究
3.1 煤层的地质特征
3.1.1 煤层基质孔隙
3.1.2 煤层裂隙
3.1.3 煤层的构造
3.2 水力压裂增透理论分析
3.2.1 煤层在外力作用下渗透率特征
3.2.2 煤层裂缝产生与延伸
3.2.3 水力压裂卸压增透作用
3.3 水力压裂的数值分析
3.3.1 水力压裂起裂压力与煤层埋深的关系
3.3.2 水力压裂起裂压力与煤层硬度的关系
3.3.3 煤层不同埋深和硬度对应的水力压裂增透范围
3.3.4 合理的水力压裂施工参数
3.4 水力压裂现场试验与考察
3.4.1 现场试验
3.4.2 效果考察
3.5 本章小结
4 水力冲孔卸压增透理论分析
4.1 高压水射流及其破煤理论
4.1.1 淹没水射流特性
4.1.2 高压水射流破煤机理
4.2 地应力与煤层透气性关系
4.3 水力冲孔卸压增透机理
4.3.1 水力冲孔钻孔周围煤体应力分布
4.3.2 应力改变对煤体渗透率的影响
4.4 本章小结
5 水力冲孔卸压增透范围数值模拟
5.1 计算模型及定解条件
5.1.1 计算模型及定解条件
5.1.2 冲孔后煤岩变形控制方程
5.1.3 煤岩体中瓦斯运移流-固耦合方程
5.1.4 边界类型和定解条件
5.1.5 模型建立所需参数
5.1.6 物理模型建立
5.2 水力冲孔有效影响半径数值分析
5.2.1 单孔冲出不同煤量与有效影响半径关系的数值分析
5.2.2 抽采时间与有效影响半径关系的数值分析
5.3 本章小结
6 水力冲孔现场试验及布孔方案确定
6.1 水力冲孔设备选型
6.1.1 乳化液泵
6.1.2 钻机和连接管
6.1.3 喷头
6.1.4 监测设备
6.1.5 防喷装置
6.2 下向孔封孔和自动排水除渣新工艺
6.3 水力冲孔冲孔工艺
6.4 水力冲孔影响半径考察
6.4.1 水力冲孔试验钻孔布置
6.4.2 下向孔自动排水除渣抽采效果考察
6.4.3 水力冲孔试验效果分析
6.5 水力冲孔布孔方案确定
6.6 本章小结
7 结论与展望
7.1 主要结论
7.2 展望
参考文献
作者简历
附件
本文编号：3971451
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
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致谢
摘要
Abstract
目录
1 引言
1.1 引言
1.2 国内外研究现状
1.2.1 煤层卸压增透技术研究现状
1.2.2 水力冲孔研究现状
1.3 存在的主要问题
1.4 主要研究内容和技术路线
1.4.1 研究内容
1.4.2 技术路线
1.5 本章小结
2 试验矿井及试验区域概况
2.1 试验矿井概况
2.1.1 矿井基本情况
2.1.2 地质构造
2.1.3 煤层和瓦斯
2.2 试验区域概况
2.2.1 3 和 1 煤层概况
2.2.2 11223 高抽巷概况
2.2.3 煤层瓦斯
2.2.4 地质构造
2.2.5 水文地质特征
2.3 本章小结
3 水力压裂消突效果研究
3.1 煤层的地质特征
3.1.1 煤层基质孔隙
3.1.2 煤层裂隙
3.1.3 煤层的构造
3.2 水力压裂增透理论分析
3.2.1 煤层在外力作用下渗透率特征
3.2.2 煤层裂缝产生与延伸
3.2.3 水力压裂卸压增透作用
3.3 水力压裂的数值分析
3.3.1 水力压裂起裂压力与煤层埋深的关系
3.3.2 水力压裂起裂压力与煤层硬度的关系
3.3.3 煤层不同埋深和硬度对应的水力压裂增透范围
3.3.4 合理的水力压裂施工参数
3.4 水力压裂现场试验与考察
3.4.1 现场试验
3.4.2 效果考察
3.5 本章小结
4 水力冲孔卸压增透理论分析
4.1 高压水射流及其破煤理论
4.1.1 淹没水射流特性
4.1.2 高压水射流破煤机理
4.2 地应力与煤层透气性关系
4.3 水力冲孔卸压增透机理
4.3.1 水力冲孔钻孔周围煤体应力分布
4.3.2 应力改变对煤体渗透率的影响
4.4 本章小结
5 水力冲孔卸压增透范围数值模拟
5.1 计算模型及定解条件
5.1.1 计算模型及定解条件
5.1.2 冲孔后煤岩变形控制方程
5.1.3 煤岩体中瓦斯运移流-固耦合方程
5.1.4 边界类型和定解条件
5.1.5 模型建立所需参数
5.1.6 物理模型建立
5.2 水力冲孔有效影响半径数值分析
5.2.1 单孔冲出不同煤量与有效影响半径关系的数值分析
5.2.2 抽采时间与有效影响半径关系的数值分析
5.3 本章小结
6 水力冲孔现场试验及布孔方案确定
6.1 水力冲孔设备选型
6.1.1 乳化液泵
6.1.2 钻机和连接管
6.1.3 喷头
6.1.4 监测设备
6.1.5 防喷装置
6.2 下向孔封孔和自动排水除渣新工艺
6.3 水力冲孔冲孔工艺
6.4 水力冲孔影响半径考察
6.4.1 水力冲孔试验钻孔布置
6.4.2 下向孔自动排水除渣抽采效果考察
6.4.3 水力冲孔试验效果分析
6.5 水力冲孔布孔方案确定
6.6 本章小结
7 结论与展望
7.1 主要结论
7.2 展望
参考文献
作者简历
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本文编号：3971451
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