低透气性煤层穿层钻孔区域预抽瓦斯消突技术研究

发布时间：2017-04-24 06:02

  本文关键词：低透气性煤层穿层钻孔区域预抽瓦斯消突技术研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】： 煤炭作为我国的主导能源,有力地保障了国民经济快速可持续发展,同时煤炭开采所导致的灾害却制约煤炭的生产乃至社会经济的发展,其中尤以煤与瓦斯突出事故危害最大。我国煤层由于低透气性,煤与瓦斯突出危险性高,主要研究集中在卸压抽采消突技术,其中开采保护层的区域性消突措施取得了一些突破性进展,而对于未受采动卸压消突的高突煤层,穿层钻孔区域预抽瓦斯消突技术有待进一步研究。 本文作为十一五国家科技支撑计划项目“矿井深部开采安全保障技术及装备开发”的一个子课题,通过理论分析和现场实践相结合的方法,主要研究以下三个方面： (1)穿层钻孔区域预抽瓦斯消突机理及影响因素 依据煤体渗透率与有效应力之间的关系,提出对预抽瓦斯时煤体渗透性变化的认识,理论分析了预抽瓦斯对突出煤层有关参数的影响,并由煤与瓦斯突出机理的阐述,引出钻孔预抽瓦斯消突机理。 (2)穿层钻孔区域预抽瓦斯数值模拟与优化布置 建立穿层钻孔周围煤体瓦斯流动的数学模型和计算方法,模拟分析了钻孔周围煤体的瓦斯压力分布、钻孔瓦斯抽采量、抽采率和有效抽采时间,确定了不同透气性条件下的有效抽采半径。依据预抽瓦斯时煤体渗透性变化,理论联系实际,揭示了抽采负压对抽采效果的全过程影响。在现场试验的基础上分析了目前最为常用的瓦斯压力变化法测定有效抽采半径的不足,提出瓦斯抽采流量法测定有效抽采半径,并由此制定穿层钻孔优化布置方法。 (3)穿层钻孔区域预抽瓦斯消突技术实践 对穿层钻孔区域预抽瓦斯消突技术的三个实例进行了分析：实例一,新庄孜煤矿62110工作面底板巷穿层钻孔区域预抽瓦斯掩护切眼和下顺槽掘进试验,着重分析不同位置钻孔预抽瓦斯效果以及钻孔预抽瓦斯煤体透气性变化。消突效果检验后进行煤巷掘进,掘进期间通过对突出危险性指标和瓦斯涌出参数的分析,验证穿层钻孔区域预抽瓦斯消突技术的有效性；实例二,对比穿层钻孔区域预抽与边抽边掘的消突效果,体现区域性消突措施的优越性,深化“区域性措施先行,局部措施补充”的突出煤层瓦斯防治理念；实例三,针对低透气性煤层,常规钻孔布置方式预抽效果不好,试验一种高压脉动水锤裂化增透新技术,结果表明,采用脉冲式交变应力作用煤体,更能促进煤体裂隙发育,且增透效果较好。
【关键词】：区域预抽 穿层钻孔 有效抽采半径 低透气性 优化布置 消突效果
【学位授予单位】：安徽建筑工业学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TD712.6
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 插图清单10-12
• 附表清单12-13
• 第一章 绪论13-25
• 1.1 研究背景和意义13-20
• 1.2 国内外研究现状及发展趋势分析20-23
• 1.3 研究内容及路线23-25
• 第二章 穿层钻孔区域预抽瓦斯消突机理及影响因素25-37
• 2.1 煤体中瓦斯的赋存及渗透性25-29
• 2.2 钻孔周围煤体应力分布与渗透性变化关系29-31
• 2.3 预抽煤层瓦斯对突出煤层有关参数的影响31-35
• 2.4 钻孔预抽瓦斯消突机理35-36
• 2.5 本章小结36-37
• 第三章 穿层钻孔预抽煤层瓦斯数值模拟研究37-55
• 3.1 穿层钻孔周围煤体瓦斯流动数学模型37-42
• 3.1.1 基本模型37-40
• 3.1.2 模型建立40-42
• 3.2 数值方法42-44
• 3.3 计算实例与计算结果讨论44-54
• 3.3.1 突出煤层抽采钻孔周围煤体瓦斯压力分布44-45
• 3.3.2 煤层透气性对钻孔周围煤体瓦斯压力分布的影响45-46
• 3.3.3 钻孔抽采瓦斯总量46
• 3.3.4 区域预抽煤层瓦斯消突指标分析46-49
• 3.3.5 钻孔有效抽采半径的确定49-51
• 3.3.6 钻孔的有效抽采时间51
• 3.3.7 抽采负压对抽采效果的影响51-54
• 3.4 本章小结54-55
• 第四章 穿层钻孔区域预抽瓦斯优化布置55-63
• 4.1 钻孔有效抽采半径的测定55-59
• 4.1.1 瓦斯压力变化法测定有效抽采半径55-57
• 4.1.2 瓦斯抽采流量法测定有效抽采半径57-59
• 4.2 区域预抽钻孔的优化布置59-62
• 4.3 本章小结62-63
• 第五章 穿层钻孔区域预抽瓦斯消突技术实践63-97
• 5.1 实例一:穿层钻孔区域预抽瓦斯掩护煤巷掘进63-81
• 5.1.1 试验区概况63-64
• 5.1.2 煤层赋存与地质构造特征64-65
• 5.1.3 瓦斯赋存基本情况65-66
• 5.1.4 考察内容66
• 5.1.5 考察技术方案66-68
• 5.1.6 考察仪器68-69
• 5.1.7 残余瓦斯压力考察69-71
• 5.1.8 瓦斯储量计算71
• 5.1.9 穿层钻孔区域预抽瓦斯抽采率71-74
• 5.1.10 不同位置钻孔预抽瓦斯效果分析74-76
• 5.1.11 钻孔预抽瓦斯煤体透气性变化76-77
• 5.1.12 穿层钻孔区域预抽消突措施效果检验77-78
• 5.1.13 穿层钻孔区域预抽瓦斯消突效果验证78-80
• 5.1.14 小结80-81
• 5.2 实例二:穿层钻孔区域预抽与边抽边掘消突效果对比81-85
• 5.2.1 试验区概况81-83
• 5.2.2 对比穿层钻孔区域预抽与边抽边掘消突效果83-84
• 5.2.3 小结84-85
• 5.3 实例三:低透气性煤层高压脉动水锤裂化增透技术85-97
• 5.3.1 试验区概况85-87
• 5.3.2 高压脉动水锤裂化装置机理87-88
• 5.3.3 高压脉动水锤裂化模拟试验88-92
• 5.3.4 高压脉动水锤裂化现场试验92-93
• 5.3.5 高压脉动水锤裂化增透预抽瓦斯效果93-96
• 5.3.6 小结96-97
• 第六章 结论与展望97-101
• 6.1 结论97-99
• 6.2 展望99-101
• 参考文献101-105
• 致谢105-107
• 作者简介及读研期间主要科研成果107

【引证文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 魏刚;;低透气性严重突出危险煤层瓦斯强化抽采设计[J];辽宁工程技术大学学报(自然科学版);2011年05期

2 李利军;冯亚楠;苗晓博;;高突煤层深孔预裂松动爆破技术体系及应用研究[J];煤炭技术;2013年01期

中国硕士学位论文全文数据库 前3条

1 郭佳;张集煤矿底板穿层钻孔瓦斯抽采技术研究[D];安徽理工大学;2011年

2 程昊;潘一东矿低透气性煤层穿层钻孔掏穴增透技术研究[D];安徽理工大学;2012年

3 邓中;低透气性煤层群首采关键层卸压瓦斯综合治理技术[D];安徽建筑工业学院;2011年

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本文编号：323660