高瓦斯低透煤层水力压裂石门揭煤技术与应用

发布时间：2017-09-01 05:25

  本文关键词：高瓦斯低透煤层水力压裂石门揭煤技术与应用

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【摘要】：煤与瓦斯突出是煤矿井下作业中一种极其复杂的动力现象,然而在石门揭穿突出煤层的过程中,发生煤与瓦斯突出往往是突出类型强度与危害性最大的一种。由于其强度大、频率高、危害性大的特性,所以在我国近几十起特大型突出事故中,石门揭煤发生的突出就占了约80%。针对这一问题,国内外很多专家学者提出了很多突出理论与解决措施,不同的解决措施存在着不同的问题,例如存在方法施工工艺复杂,石门揭煤的周期过长或者准备巷道掘进时间过长并且效果不明显的问题,所以本文将深入探究水力压裂在突出煤层石门揭煤过程中的应用效果。 本文针对新宏煤矿水力压裂卸压增透石门揭煤技术的研究,采用理论分析、数值模拟和现场试验相结合的方法进行深入探究,通过对石门揭煤发生突出的条件进行分析,对比工作面与石门揭煤区域的应力状态的不同,根据防治突出的基本原则,利用水力压裂技术进行快速消突安全揭石门。应用RFPA2D模拟软件对钻孔水力压裂过程进行分析,通过分析水力压裂的煤层起裂压力,压裂孔的影响半径,压裂时煤体的应力变化以及压裂后煤体内部裂隙的发展情况。根据模拟结果以及以往经验初步选取较为合理的参数,根据选取的参数在揭煤点进行水力压裂实验,并对压裂效果进行考察,在防突措施得到保证的情况下,进行安全快速的揭煤。对压裂工艺流程以及安全措施进行了详细的设计,设计了不同的考察方案。结果表明通过水力压裂措施能提高B1煤层的透气性系数、煤层内部裂隙明显扩大、并且大大提高了瓦斯抽采率达到了降低煤层突出危险性的目的。通过水力压裂技术在高瓦斯低透气性单一煤层石门揭煤的过程中体现出高效快速等优越性。对于促进矿区的高效生产,安全发展,提高工人的工作环境,起到了积极的作用。
【关键词】：煤与瓦斯突出 数值模拟 水力压裂 卸压增透 石门揭煤
【学位授予单位】：安徽理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TD713
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-14
• 1 绪论14-26
• 1.1 研究的背景及意义14-15
• 1.2 国内外研究现状15-22
• 1.2.1 煤与瓦斯突出研究现状15-17
• 1.2.2 当前煤层增透技术研究17-20
• 1.2.3 水力压裂研究现状20-22
• 1.3 研究内容、思路及方法22-23
• 1.3.1 研究内容22-23
• 1.4 主要研究内容和技术路线23-26
• 1.4.1 研究内容23-24
• 1.4.2 技术路线24-26
• 2 水力压裂石门揭煤理论研究26-40
• 2.1 石门揭煤煤与瓦斯突出发生的条件分析26
• 2.2 石门揭煤前揭煤区域应力状态分析26-28
• 2.3 水力压裂增透的作用机理28-37
• 2.3.1 大直径钻孔卸压增透作用机理28-31
• 2.3.2 钻孔围岩任意点处的应力状态31-33
• 2.3.3 外力作用下煤层裂缝的产生与延伸33-35
• 2.3.4 穿层钻孔起裂注水压力与起裂位置的确定35-37
• 2.4 石门揭煤区域水力压裂技术的可行性分析37
• 2.5 本章总结37-40
• 3 基于RFPA的水力压裂数模拟40-52
• 3.1 数学模型的建立41-44
• 3.1.1 计算模型41-42
• 3.1.2 数值模拟方案42
• 3.1.3 数值计算方案42-44
• 3.2 水力压裂煤层增透数值分析44-50
• 3.2.1 不同的埋深煤层下的起裂压力模拟实验44-47
• 3.2.2 不同的埋深煤层下的卸压范围模拟实验47-48
• 3.2.3 不同的埋深煤层下的渗透系数模拟实验48-50
• 3.3 本章小结50-52
• 4 水力压裂增透工艺52-70
• 4.1 矿井概况52-53
• 4.1.1 井田地理位置52
• 4.1.2 井田特征52-53
• 4.2 试验区域概况53-54
• 4.2.1 煤层及顶底底板巷概况53
• 4.2.2 煤层赋存特性53
• 4.2.3 水力压裂石门揭煤防突措施53-54
• 4.3 B1煤层底板巷注浆加固54-55
• 4.4 水力压裂设备选型及工艺流程55-61
• 4.4.1 水力压裂设备选型55-58
• 4.4.2 压裂压力58-59
• 4.4.3 压裂时间控制59-60
• 4.4.4 水力压裂工艺流程60-61
• 4.5 现场水力压裂实验61-68
• 4.5.1 水力压裂孔的布置61-62
• 4.5.2 水力压裂孔封孔工艺62-63
• 4.5.3 水力压裂的实施过程63-66
• 4.5.4 水力压裂过程中出现的问题及原因分析66-67
• 4.5.5 水力压裂过程中的安全技术措施67-68
• 4.6 本章小结68-70
• 5 水力压裂试验效果分析及安全揭煤70-84
• 5.1 水力压裂过程中瓦斯涌出量考察70-71
• 5.2 压裂前后钻孔瓦斯抽采量的考察71-76
• 5.2.1 压裂前钻孔瓦斯抽采量的考察71-74
• 5.2.2 压裂后钻孔瓦斯抽采量的考察74-76
• 5.2.3 压裂前后抽采效果对比分析76
• 5.3 B1煤层原始基础参数的测定76-79
• 5.4 压裂后煤层基本参数变化79-80
• 5.5 采取安全防突措施揭开煤层80-81
• 5.5.1 震动放炮防突措施80
• 5.5.2 过煤门过程中防突措施80-81
• 5.6 揭开煤层整体安全防护措施81
• 5.7 本章小结81-84
• 6 结论与展望84-86
• 6.1 结论84-85
• 6.2 展望85-86
• 参考文献86-89
• 致谢89

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 蒋惺耀,王允诚,孟慕尧,朱过才;水力压裂机理研究[J];成都地质学院学报;1983年01期

2 华福明;煤与瓦斯突出的防治(三)[J];矿业安全与环保;2002年02期

3 刘万伦;水力冲刷防突技术在突出煤层掘进工作面的应用[J];矿业安全与环保;2004年04期

4 吕有厂;;水力压裂技术在高瓦斯低透气性矿井中的应用[J];重庆大学学报;2010年07期

5 袁星旭;钟定云;董国福;;水力压裂增透技术在K_1煤层掘进条带中的应用[J];矿业安全与环保;2012年S1期

6 林柏泉;李子文;翟成;比强;温永宇;;高压脉动水力压裂卸压增透技术及应用[J];采矿与安全工程学报;2011年03期

7 蒋承林,俞启香;煤与瓦斯突出机理的球壳失稳假说[J];煤矿安全;1995年02期

8 王兆丰,李志强;水力挤出措施消突机理研究[J];煤矿安全;2004年12期

9 王国鸿;徐赞;;水力压裂技术提高低透气性煤层瓦斯抽放量浅析[J];煤矿安全;2010年08期

10 王永祥;杜卫新;;煤与瓦斯突出机理研究进展[J];煤炭技术;2008年08期

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本文编号：770219