低渗透煤层液态二氧化碳爆破预裂测试系统的设计与研究

发布时间：2017-10-09 22:20

  本文关键词：低渗透煤层液态二氧化碳爆破预裂测试系统的设计与研究

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【摘要】：我国煤炭资源赋存丰富,但其中大部分均为低渗透性煤层,在煤矿开采过程中吸附在煤体中的瓦斯会逐渐解析,漂浮在矿井巷道中,瓦斯在空气中的过多聚集可能导致开采过程突发安全事故。预防瓦斯灾害最主要的措施是人为提高煤层增透性,液态二氧化碳爆破预裂是一种新型、高效、安全的煤层增透技术。在爆破预裂过程中,煤体的环境情况复杂多变,压力和温度是评估增透效果的关键参数,因此对低渗透煤层液态二氧化碳爆破预裂测试系统的设计和研究是非常必要的。本文以理论研究、系统设计、现场实验为技术路线对测试系统进行设计和研究,主要内容有：首先以低渗透煤层液态二氧化碳爆破预裂为研究对象,介绍了爆破预裂的工作原理,分析了测试环境的特点；详述了测试系统的技术方法和理论原则。其次以测试任务和测试要求为依据,对测试系统的工作原理、信号特征、测试要求和逻辑状态等各方面进行了总体设计,重点研究了测试系统的采样策略、智能触发、负延时等关键技术以及系统的缓冲保护。然后以总体设计方案为指导,详述了测试系统硬件设计中模拟电路的传感器选型、适配放大电路和电源管理电路,以及数字电路的各电路模块的原理设计和工作流程,并对系统的通信接口及其专用软件的功能进行了说明。最后模拟注入不同量液态二氧化碳的实验进行数据实测,总结了爆破预裂的技术特点。以工作过程典型压力变化为基础,研究了其致裂煤层的作用机理。
【关键词】：低渗透煤层 液态二氧化碳 动态测试 模拟实验
【学位授予单位】：中北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TD82
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 1 绪论10-18
• 1.1 研究的背景和意义10-12
• 1.2 增透技术的国内外研究现状12-13
• 1.3 测试系统的国内外研究现状13-16
• 1.3.1 国外研究现状13-15
• 1.3.2 国内研究现状15-16
• 1.4 论文的主要内容16-18
• 2 系统测试环境分析和设计理论18-32
• 2.1 煤层增透技术介绍18-22
• 2.1.1 三种煤层增透技术对比分析18-20
• 2.1.2 液态二氧化碳爆破预裂技术介绍20-22
• 2.2 爆破预裂环境的分析22-29
• 2.2.1 二氧化碳的相态特性22-23
• 2.2.2 二氧化碳的状态特性23-26
• 2.2.3 煤体的受力变形分析26-29
• 2.3 测试系统的理论分析29-31
• 2.3.1 测试系统的技术理论29-30
• 2.3.2 测试系统的设计理论30-31
• 2.4 本章小结31-32
• 3 液态二氧化碳爆破预裂测试系统的总体设计32-44
• 3.1 测试系统的总体方案32-36
• 3.1.1 测试系统的工作原理32-33
• 3.1.2 测试系统的信号特征33
• 3.1.3 测试系统的测试要求33-34
• 3.1.4 测试系统的逻辑状态34-35
• 3.1.5 测试系统的性能指标35-36
• 3.2 测试系统的关键技术36-40
• 3.2.1 测试系统的采样策略36-37
• 3.2.2 测试系统的智能触发37-39
• 3.2.3 测试系统的负延时39-40
• 3.3 测试系统的缓冲保护40-43
• 3.3.1 测试系统的灌封材料41-42
• 3.3.2 测试系统的灌封工艺42-43
• 3.4 本章小结43-44
• 4 液态二氧化碳爆破预裂测试系统的硬件设计和软件设计44-61
• 4.1 测试系统的模拟电路45-51
• 4.1.1 传感器的选型和分析45-47
• 4.1.2 适配调理电路47-49
• 4.1.3 电源管理电路49-51
• 4.2 测试系统的数字电路51-57
• 4.2.1 数字电路工作流程51-52
• 4.2.2 ADC采样设计52-54
• 4.2.3 负延时电路设计54-55
• 4.2.4 存储电路设计55-57
• 4.3 测试系统的软件模块57-60
• 4.3.1 通信接口模块57-59
• 4.3.2 上位机软件59-60
• 4.4 本章小结60-61
• 5 液态二氧化碳爆破预裂数据分析与机理研究61-71
• 5.1 模拟实验61-63
• 5.2 数据分析63-67
• 5.2.1 模拟环境的数据分析63-64
• 5.2.2 没有液态二氧化碳的数据分析64-65
• 5.2.3 少量液态二氧化碳的数据分析65
• 5.2.4 足量液态二氧化碳的数据分析65-67
• 5.3 信号特征67-68
• 5.4 技术特点68
• 5.5 机理研究68-70
• 5.6 本章小结70-71
• 6 总结和展望71-73
• 6.1 全文总结71
• 6.2 创新与不足71-72
• 6.3 展望72-73
• 参考文献73-77
• 攻读硕士学位期间发表的论文及参与的科研工作77-78
• 致谢78

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本文编号：1002746