大佛寺煤矿顺煤层瓦斯预抽钻孔参数优化设计

发布时间：2017-09-09 03:52

  本文关键词：大佛寺煤矿顺煤层瓦斯预抽钻孔参数优化设计

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【摘要】：2011年以来,大佛寺煤矿百米钻孔瓦斯抽采量出现了明显下降,分析认为钻孔设计时没有考虑到孔间距、孔深和抽采时间的关系,尤其在孔深设计方面缺少理论支持,导致钻孔工程量设计不合理。为合理确定瓦斯抽采的钻孔工程量,需研究钻孔间距、孔深和抽采时间的关系。论文针对大佛寺煤矿现有抽采钻孔的主要组合形式——平行钻孔、扇形钻孔、扇形叠加钻孔——以渗流力学理论为基础,结合瓦斯吸附解吸方程,推导了上述三种钻孔组合形式的压力分布方程、流量方程。用大佛寺煤矿40117工作面灌浆巷煤层参数和钻孔参数模拟了不同钻孔组合的瓦斯流量随时间的变化,对比了不同钻孔组合的瓦斯流量特点,得出平行钻孔初期抽采流量大,流量下降快。利用流量与浓度的关系,分析了40117工作面灌浆巷顺层钻孔的实测浓度和计算浓度,多数钻孔实测浓度与计算浓度吻合。因此本文方法还可以对瓦斯抽采效果进行评价。研究得出了不同钻孔组合设计时需要考虑的孔间距、孔深和抽采时间关系。普通钻进施工的扇形钻孔主要考虑孔深与抽采时间的关系,普通钻进施工的平行钻孔主要考虑钻孔间距与抽采时间的关系,定向钻孔施工的平行钻孔需要同时考虑孔间距、孔深和抽采时间的关系,不同孔深处设计不同的孔间距,而每一孔间距均满足抽采时间的要求。该结论对于顺层钻孔钻进方法的选择,钻孔工程量的优化设计有一定指导意义。
【关键词】：瓦斯抽采 顺层钻孔 孔间距 孔深 大佛寺煤矿
【学位授予单位】：煤炭科学研究总院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TD712.6
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 绪论8-17
• 1.1 选题背景及意义8-10
• 1.1.1 对煤矿安全及降本增效的意义8-9
• 1.1.2 大佛寺煤矿百米钻孔抽采量的现状9-10
• 1.2 国内外研究现状10-14
• 1.2.1 理论研究10-13
• 1.2.2 技术研究13-14
• 1.2.3 问题的提出与解决思路14
• 1.3 研究内容、方法及技术路线14-17
• 1.3.1 研究内容15
• 1.3.2 研究方法15
• 1.3.3 技术路线15-17
• 2 大佛寺煤矿地质概况和瓦斯抽采现状17-23
• 2.1 地质概况17-21
• 2.1.1 构造、地层、煤层17-18
• 2.1.2 水文地质特征18-20
• 2.1.3 瓦斯地质概况20-21
• 2.2 瓦斯抽采现状与问题分析21-23
• 3 顺层钻孔孔深和孔间距设计模型23-34
• 3.1 压力分布模型的建立23-30
• 3.1.1 平行布置钻孔的压力方程23-27
• 3.1.2 扇形布置钻孔的压力方程27-28
• 3.1.3 扇形钻孔叠加的压力分布28
• 3.1.4 关于定压过程非稳定流的讨论28-30
• 3.1.5 关于渗流过程煤层参数变化的讨论30
• 3.2 抽采量-时间关系30-33
• 3.2.1 解吸过程与解吸半径30-31
• 3.2.2 瓦斯抽采的流量和浓度31-33
• 3.3 本章小结33-34
• 4 40117灌浆巷顺层钻孔瓦斯抽采实测数据分析34-43
• 4.1 工作面概况和钻孔布置34-35
• 4.1.1 扇形钻孔设计与施工34
• 4.1.2 平行钻孔设计与施工34-35
• 4.2 不同钻孔组合抽采流量的特点35-39
• 4.2.1 扇形钻孔抽采流量特点35-36
• 4.2.2 扇形叠加钻孔抽采流量特点36-37
• 4.2.3 平行钻孔抽采流量特点37-38
• 4.2.4 关于导压系数的取值38-39
• 4.3 实际抽采数据的分析39-42
• 4.3.1 扇形钻孔独立抽采情况40-41
• 4.3.2 扇形钻孔叠加抽采情况41
• 4.3.3 平行钻孔抽采情况41-42
• 4.4 本章小结42-43
• 5 顺层抽采钻孔的优化设计43-49
• 5.1 瓦斯抽采基本指标要求43-44
• 5.2 普通顺层钻孔的孔深、孔间距优化设计44-46
• 5.2.1 扇形钻孔45
• 5.2.2 平行钻孔45-46
• 5.3 定向顺层钻孔的孔深、孔间距设计46-48
• 5.4 本章小结48-49
• 6 结论与展望49-51
• 6.1 主要结论49-50
• 6.2 后续工作展望50-51
• 参考文献51-54
• 致谢54-55
• 附图Ⅰ55-56
• 附录Ⅱ56-59
• 附录Ⅲ59

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本文编号：818136