贵州松河煤矿穿层钻孔参数优化研究

发布时间：2017-08-04 07:22

  本文关键词：贵州松河煤矿穿层钻孔参数优化研究

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【摘要】：贵州省是我国煤炭资源丰富的省份之一,但由于贵州省矿井的地质条件比较复杂,大多数矿井的煤层瓦斯含量相对较高,其中高瓦斯矿井与突出矿井占总矿井数的85%以上,因而贵州省矿井瓦斯灾害事故频频发生。目前,瓦斯抽采是减少瓦斯灾害事故发生的有效途径。首先,本论文主要以流体力学、渗流力学、瓦斯防治及煤层瓦斯特性等理论为基础,结合松河煤矿现场数据,建立穿层钻孔抽采煤层瓦斯的数学模型,利用MATLAB求得理论上的数值解和抽采有效半径;然后,借助FLUENT软件数值模拟穿层钻孔瓦斯抽采并对其数值计算结果进行分析;最后,对数值模拟的抽采有效半径与现场抽采有效半径进行比较,并结合专家意见,提出优化抽采钻孔参数的方案。通过优化后的穿层钻孔参数可以提高瓦斯抽采率,安全、合理、经济布孔,减少瓦斯灾害次数,保证矿井安全生产。现场测定抽采有效半径的结果和数值模拟的结果基本一致。
【关键词】：穿层钻孔 瓦斯抽采 抽采半径 数值模拟
【学位授予单位】：贵州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TD712.6
【目录】：

• 摘要2-3
• Abstract3-7
• 1 绪论7-15
• 1.1 课题的来源、研究背景及意义7-9
• 1.1.1 课题来源7
• 1.1.2 研究背景7-8
• 1.1.3 研究意义8-9
• 1.2 国内外研究现状9-13
• 1.2.1 煤与瓦斯突出研究现状9-10
• 1.2.2 瓦斯抽采研究现状10-11
• 1.2.3 抽采钻孔研究现状11-13
• 1.3 研究内容、技术路线和拟解决的关键问题13-15
• 1.3.1 研究的主要内容13-14
• 1.3.2 技术路线14-15
• 2 矿井概况15-22
• 2.1 矿井概况15-16
• 2.1.1 矿井地理位置15-16
• 2.1.2 矿井开采概况16
• 2.2 矿井瓦斯概况16-18
• 2.2.1 地勘钻孔瓦斯情况16
• 2.2.2 瓦斯含量的赋存规律16-17
• 2.2.3 瓦斯涌出17-18
• 2.3 矿井瓦斯参数及瓦斯抽采情况18-21
• 2.3.1 瓦斯实验参数18-19
• 2.3.2 矿井瓦斯抽采现状及存在的问题19-21
• 2.4 本章小结21-22
• 3 渗流理论22-36
• 3.1 瓦斯渗流理论22-23
• 3.1.1 线性瓦斯渗流理论22
• 3.1.2 线性瓦斯扩散理论22-23
• 3.1.3 瓦斯渗透与扩散理论23
• 3.1.4 地球物理场效应瓦斯流动理论23
• 3.1.5 多煤层系统瓦斯越流的流固耦合理论23
• 3.2 煤层瓦斯赋存状态和运移规律23-28
• 3.2.1 煤层瓦斯赋存状态23-24
• 3.2.2 煤层瓦斯运移24-26
• 3.2.3 煤层瓦斯流动状态26-28
• 3.3 钻孔周围瓦斯流动方程建立28-35
• 3.3.1 基本假设28
• 3.3.2 瓦斯流动的数学微分方程28-31
• 3.3.3 瓦斯流动方程数值解31-33
• 3.3.4 瓦斯流动方程近似解析解33-35
• 3.4 本章小结35-36
• 4 FLUENT数值模拟36-54
• 4.1 FLUENT软件介绍36-39
• 4.1.1 FLUENT软件程序结构36-37
• 4.1.2 FLUENT多孔介质模型37-38
• 4.1.3 FLUENT中UDF38-39
• 4.2 穿层钻孔抽采瓦斯数值模型39-40
• 4.2.1FLUENT模拟模型假设条件39
• 4.2.2 模拟方案39
• 4.2.3 模型建立及网格划分39-40
• 4.3 模拟数值结果分析40-52
• 4.3.1 钻孔直径和抽采时间的影响40-45
• 4.3.2 抽采负压和抽采时间的影响45-49
• 4.3.3 布孔间距及方式49-52
• 4.4 本章小结52-54
• 5 现场验证54-62
• 5.1 抽放有效半径的确定54-57
• 5.1.1 瓦斯压力降低法54-55
• 5.1.2 钻孔瓦斯流量法55-56
• 5.1.3 钻屑瓦斯解吸指标法56-57
• 5.1.4 示踪气体法57
• 5.2 数值模拟确定抽采有效半径57-59
• 5.3 布孔间距59
• 5.4 优化方案59-60
• 5.5 本章小结60-62
• 6 结论与展望62-65
• 6.1 结论62-64
• 6.2 展望64-65
• 参考文献65-68
• 致谢68-69
• 附件69-70

【参考文献】

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本文编号：618298