长平煤矿带压二次封孔技术及抽放优化研究

发布时间：2017-08-20 03:16

  本文关键词：长平煤矿带压二次封孔技术及抽放优化研究

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【摘要】：瓦斯抽采是防治煤矿瓦斯灾害事故的根本措施，抽采瓦斯钻孔封孔质量以及有效抽采周期决定了矿井瓦斯抽采的效果，而瓦斯抽采率又是衡量抽采效果的重要技术参数之一，，因此抽采瓦斯钻孔的有效封孔技术是提高抽采率至关重要的环节。传统的封孔技术几乎未曾涉及到抽采过程中钻孔围岩的有效地应力、解吸瓦斯及抽放负压对瓦斯抽采效果的影响。瓦斯抽采初期其浓度一般较高，能够达到预期效果，但随着瓦斯抽采系统的延续，在有效地应力、解吸瓦斯、抽放负压等综合作用下，抽采钻孔围岩裂隙迅速发育、扩展，发生变形破坏并出现大量次生裂隙，封孔段与钻孔壁或其围岩拓展裂隙形成“漏气”通道，导致抽采后期孔口抽采负压急剧下降，降低了瓦斯抽采效果，并缩短了钻孔有效抽采周期，严重影响煤层瓦斯抽采率。针对煤层瓦斯抽采过程中钻孔围岩产生大量新生孔裂隙，致使抽放瓦斯浓度低、有效抽放周期短等技术难题，本文提出“预留堵头，二次注浆”—新型带压二次封孔技术。 根据煤岩体损伤断裂力学理论基础，本文研究了含瓦斯煤体抽放孔围岩裂隙发育及扩展的机理，并建立相应的物理力学模型。针对首次封孔存在抽放孔围岩裂隙密封性差等缺陷，阐述了新型带压二次封孔的技术原理、装置结构及其封孔工艺流程，并对相应封孔装置及封孔工艺进行了试验研究，且在晋煤集团长平煤矿取得显著的抽采效果。现场应用表明，相对于煤矿传统的封孔技术和囊袋式封孔技术，带压二次封孔技术在封孔抽采效果上处于领先地位。通过优化瓦斯抽放半径、改进封孔工艺，抽采钻孔的单孔平均瓦斯抽采浓度、平均瓦斯抽采纯流量和平均单孔有效抽采时间达到41.4%，4.9L/min和44.3d，与长平煤矿原封孔技术相比，分别提高了11.1%、1.1L/min和22d，并且可有效提高抽采后期瓦斯浓度至30%以上。
【关键词】：瓦斯抽采 围岩裂隙 带压二次封孔 抽采半径
【学位授予单位】：中国矿业大学
【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
• Abstract6-16
• 变量注释表16-19
• 1 绪论19-28
• 1.1 引言19-20
• 1.2 国内外研究现状及存在的问题20-25
• 1.3 课题的研究内容和技术路线25-26
• 1.4 主要创新点26-27
• 1.5 本章小结27-28
• 2 煤体微细观特征及瓦斯赋存特性28-35
• 2.1 煤体孔裂隙结构特征28-30
• 2.2 煤体瓦斯赋存特征30-32
• 2.3 煤体吸附、解吸瓦斯变形特征32-33
• 2.4 瓦斯扩散33-34
• 2.5 本章小结34-35
• 3 抽采钻孔围岩裂隙形成及扩展机理35-46
• 3.1 煤岩体的力学特性35-37
• 3.2 顺层钻孔围岩裂隙分析37-39
• 3.3 抽放钻孔围岩次生裂隙形成39-43
• 3.4 抽放钻孔围岩裂隙扩展机理43-45
• 3.5 本章小结45-46
• 4 顺层钻孔带压二次封孔技术46-53
• 4.1 钻孔瓦斯抽放率低原因分析46-47
• 4.2 二次封孔原理及装置47-49
• 4.3 封孔技术参数及工艺49-52
• 4.4 本章小结52-53
• 5 煤层瓦斯抽采参数优化研究53-65
• 5.1 煤层瓦斯有效抽放半径研究53-59
• 5.2 钻孔二次封孔的时间选择59-62
• 5.3 瓦斯抽放钻孔优化布置62-64
• 5.4 本章小结64-65
• 6 长平矿 3#号煤带压二次封孔技术工程应用65-87
• 6.1 矿井及应用工作面概况65
• 6.2 矿井原封孔技术瓦斯抽采效果分析65-71
• 6.3 二次封孔技术试验71-74
• 6.4 工程应用分析74-86
• 6.5 本章小结86-87
• 7 结论与展望87-89
• 7.1 主要结论87
• 7.2 主要创新点87-88
• 7.3 研究展望88-89
• 参考文献89-95
• 作者简介95-98
• 学位论文数据集98

【参考文献】

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1 郝富昌;刘明举;孙丽娟;;回采工作面区域综合防突技术存在的问题及对策[J];煤炭科学技术;2012年03期

本文编号：704352