本煤层钻孔参数与瓦斯抽采效果关系研究

发布时间：2017-06-08 00:01

  本文关键词：本煤层钻孔参数与瓦斯抽采效果关系研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：矿井瓦斯灾害是威胁我国煤矿安全生产最大灾害。目前人们已经认识到矿井瓦斯抽采是解决瓦斯灾害事故最根本有效的措施。钻孔抽采的工艺参数是影响瓦斯抽采效果的主要因素之一。本文首先以煤层瓦斯赋存规律及瓦斯流动理论为基础,根据流体在多孔介质中流动的特征,建立了瓦斯在钻孔周围煤体中的扩散-渗流连续性方程,并利用COMSOL Multiphysics软件建立了数值模型。然后通过数值模拟研究了不同直径的抽采钻孔在不同抽采时间下与钻孔有效抽采半径之间的定量关系。同时也模拟研究了不同长度的钻孔与有效抽采半径的关系。研究表明:一定抽采时间内,钻孔直径与有效抽采半径成幂指数关系;抽采钻孔的长度对有效抽采半径的影响不大,但随着钻孔的钻进,不同孔深处的有效抽采半径有所不同。最后,利用SPSS软件中的非线性拟合模块得到有效抽采半径与钻孔直径、孔深以及抽采时间之间的定量关系式,并在方庄一矿41121工作面对不同直径和长度的钻孔有效抽采半径进行了测试,测试结果与模拟结果基本一致。
【关键词】：瓦斯抽采 直径 孔深 数值模拟 抽采效果 有效抽采半径
【学位授予单位】：河南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TD712.6
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 1 绪论10-18
• 1.1 研究意义10-11
• 1.2 国内外研究现状11-15
• 1.2.1 钻孔周围煤体瓦斯分布规律研究现状11-13
• 1.2.2 钻孔参数对瓦斯抽采效果影响的研究现状13-14
• 1.2.3 钻孔直径和长度与瓦斯抽采效果关系研究目前存在问题14-15
• 1.3 本文研究内容15
• 1.4 创新点15-16
• 1.5 技术路线图16
• 1.6 本章小结16-18
• 2 煤层瓦斯流动理论18-32
• 2.1 煤层中瓦斯赋存状态18
• 2.2 煤层瓦斯吸附性及影响因素分析18-24
• 2.2.1 煤层瓦斯的吸附性能18-22
• 2.2.2 煤层瓦斯吸附性影响因素分析22-24
• 2.3 煤层瓦斯流动规律24-30
• 2.3.1 流体在多孔介质中的运移状态24
• 2.3.2 煤层中瓦斯的流动规律24-26
• 2.3.3 煤层瓦斯流动状态分类26-28
• 2.3.4 影响瓦斯流动的主要因素28-30
• 2.4 钻孔周围煤体应力分布规律30-31
• 2.5 本章小结31-32
• 3 钻孔参数对瓦斯抽采效果影响规律数值模拟32-46
• 3.1 COMSOL Multiphysics软件简介32-33
• 3.2 数学模型的建立33-37
• 3.2.1 基本假设33-34
• 3.2.2 煤层中瓦斯流动数学模型34-36
• 3.2.3 初始及边界条件36-37
• 3.3 钻孔直径与瓦斯抽采效果关系数值模拟37-43
• 3.3.1 数值模型37-39
• 3.3.2 模拟结果及分析39-43
• 3.4 钻孔长度与瓦斯抽采效果关系数值模拟43-45
• 3.4.1 数值模型43
• 3.4.2 模拟结果及分析43-45
• 3.5 本章小结45-46
• 4 瓦斯抽采效果与钻孔参数定量关系研究46-64
• 4.1 钻孔有效抽采半径46
• 4.2 钻孔有效抽采半径界定指标及测定方法46-47
• 4.3 钻孔直径与瓦斯抽采效果定量关系47-51
• 4.4 钻孔长度与瓦斯抽采效果定量关系51-55
• 4.5 抽采时间与瓦斯抽采效果定量关系55-57
• 4.6 瓦斯抽采效果与抽采钻孔参数之间的定量关系57-58
• 4.7 抽采钻孔合理参数布置分析58-61
• 4.7.1 合理钻孔直径分析59-60
• 4.7.2 合理钻孔长度分析60-61
• 4.8 本章小结61-64
• 5 现场测试64-70
• 5.1 矿井概况及测试地点64-66
• 5.1.1 交通位置及隶属关系64
• 5.1.2 开拓方式及生产能力64
• 5.1.3 煤层64-65
• 5.1.4 瓦斯65
• 5.1.5 测试地点65-66
• 5.2 有效抽采半径现场测定66-69
• 5.2.1 测试原理66
• 5.2.2 测试步骤66-67
• 5.2.3 测试结果67-69
• 5.3 本章小结69-70
• 6 结论与展望70-72
• 6.1 结论70
• 6.2 展望70-72
• 参考文献72-76
• 作者简历76-78
• 学位论文数据集78

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