应用复合射孔技术提高低渗透率煤层瓦斯抽采率试验研究

发布时间：2017-06-30 09:09

  本文关键词：应用复合射孔技术提高低渗透率煤层瓦斯抽采率试验研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着煤矿开采规模的扩大和开采深度不断延伸,不仅大部分矿井为高瓦斯矿井而且矿井煤层渗透率降低,本煤层瓦斯预抽效果较差。本文通过在石油天然气领域运用成熟的复合射孔技术移植到煤矿中来增加煤层的孔隙裂隙,进而来提高煤层的透气性,最后实现改善瓦斯抽采效果的根本目的。为低透气性煤层提高瓦斯抽采率提供一种新技术、新思路。全面地介绍了复合射孔技术的发展以及配套装置,论述了射孔弹形成射流及侵彻的基本理论以及产生的爆生气体冲刷裂缝的机理。分析了复合射孔技术在煤矿运用的可行性与安全性。通过运用ANSYS/LS-DYNA软件,对不同角度药型罩锥角和不同厚度药型罩对射流形成以及能量影响的分析,选择了合适的仿真模拟参数;通过对煤体的侵彻模拟,得出煤体的侵彻深度,为射孔作用对煤体的破坏、裂隙的贯通以及提高瓦斯抽采率提供了依据。本文确定了射孔器的选型和安装方案,选取了89型号超深穿透射孔弹和89DP25R10-100的射孔枪作为试验器材。以常村矿2103工作面为工程实例,进行了现场试验,建立相应钻孔、封孔工艺和施工安全措施。经过试验对比,瓦斯抽采量最大提高3.39倍,抽采效果提高了近1.3倍,抽采半径较原来提高了1倍以上。充分证明了复合射孔技术应用于煤矿且提高低透性煤层瓦斯抽采率是可行的。
【关键词】：低渗透率 射孔技术 仿真模拟 抽采效果
【学位授予单位】：华北科技学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TD712.6
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-15
• 1 绪论15-28
• 1.1 研究背景与意义15-16
• 1.2 国内外瓦斯抽采研究现状16-17
• 1.3 煤层强化增透技术研究现状17-20
• 1.4 射孔技术研究现状20-26
• 1.5 研究的主要内容和技术路线26-28
• 2 试验矿井介绍28-33
• 2.1 矿井概况28-29
• 2.2 常村矿+470水平煤层瓦斯基本参数29-31
• 2.3 常村矿+470水平煤层物理参数31-32
• 2.4 本章小结32-33
• 3 复合射孔技术造缝机理研究33-43
• 3.1 射孔弹高速侵彻机理33-36
• 3.2 射孔弹炸药与火药爆生气体作用机理36-42
• 3.3 煤层瓦斯压力作用42
• 3.4 本章小结42-43
• 4 基于LS-DYNA的仿真金属射流形成及侵彻煤层数值模拟43-61
• 4.1 金属射流形成数值模拟43-54
• 4.2 金属射流侵彻煤层数值模拟54-59
• 4.3 本章小结59-61
• 5 复合射孔技术现场试验及效果评价61-75
• 5.1 试验工作面概况61
• 5.2 复合射孔器安全性分析61-63
• 5.3 复合射孔现场施工工艺63-66
• 5.4 复合射孔试验现场应用66-67
• 5.5 复合射孔试验效果分析67-74
• 5.6 本章小结74-75
• 6 结论与展望75-77
• 6.1 主要结论75
• 6.2 展望75-77
• 参考文献77-80
• 作者简历80-82
• 学位论文数据集82

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