软煤钻孔布置与瓦斯抽采密封技术研究
发布时间：2020-12-31 15:46
随着我国煤层开采深度的不断增加,瓦斯灾害日趋严重,瓦斯抽采是解决瓦斯问题的根本措施。高瓦斯松软煤层由于煤质松软,其钻孔间距布置及密封一直是煤矿瓦斯治理的重点与难点。软煤钻孔间距的合理布置在主流研究中往往采用单一的瓦斯流量法或压降法等方法直接作为钻孔间距布置的依据,很少将几种测定方法放在一个巷道内进行综合测试分析,因此,尝试将几种方法进行结合测定钻孔间距,可能会大大减小单一测定方法带来的误差,从而提高软煤钻孔间距布置的合理性。松软煤层特殊的煤质条件对钻孔密封材料较普通钻孔密封提出了更高的要求,在保证钻孔封孔段密封性良好的同时,需要密封材料对钻孔拥有很好的固结支撑作用。因此,为了提高高瓦斯松软煤层钻孔瓦斯抽采效果,开展软煤钻孔间距的合理布置及钻孔新型密封材料的研究,具有十分重要的意义。本文以潞安集团余吾煤业为研究对象。首先,基于《煤矿安全规程》、《瓦斯抽采达标暂行规定》及《防治煤与瓦斯突出细则》等国家对矿井瓦斯抽采达标的相关规定,并对试验区域的煤层原始瓦斯基本参数及赋存规律进行测定,了解煤层瓦斯赋存情况。对比分析了余吾煤业钻孔瓦斯抽采未达标情况,找出影响钻孔瓦斯抽采未达标的主要原因。其次,...
【文章来源】：西安科技大学陕西省
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
钻孔孔周煤体应力状态分布图
西安科技大学全日制工程硕士学位论文162.3.1微震技术监测钻孔钻进扰动影响范围微地震监测技术（MicroseismicMonitoringTechnique，简称MS）是基于声发射学和地震学发展的一种监测技术。利用声发射技术研究不同种类的煤岩体试样在受变形或破坏时的煤岩体基本特性[68]；通过研究煤岩体的声发射机理、声信号与煤岩变形破碎过程的联系，得到煤岩体在变形破坏过程中的声发射规律，最后与现场进行实际结合从而提供一定的指导[69]。诸多学者对此做了大量研究，根据声发射特征对煤岩脆性破坏机制的研究，揭示了岩石破坏的发展过程[70]，如图2.2所示：A类为高垂直应力及低水平压的破坏、B类为低垂直应力及高水平压的破坏、C类为由弯矩导致的剪切破坏、D类为受到水平张拉及上下剪切所产生的破坏。图2.2采矿活动导致的岩石破裂产生微震力学机理当煤岩体在变形破裂过程中，其破裂位置会产生不同频率的弹性波，我们通过在煤岩体的不同空间位置安装具有空间阵列的声发射接收装置来接收煤岩体破裂所产生的弹性波，根据所接收时间的不同可以确定声发射事件所发生的具体位置，与此同时接收到的其他声发射信号也有助于我们得到煤岩破裂的其他信息[71]，通过对接收到的声发射信号进行解读分析，分析其上升时间、能量技数、振铃计数等可以得到煤岩破裂的一些具体情况，如图2.3所示，我们所接收到的这些信息为微震信号声发射的特征参数。
2软煤钻孔失稳理论分析及间距测定方法17图2.3微震信号特征参数煤岩体在受到外界载荷作用时，其内部储存的能量积聚到一个特定的阈值时，煤岩体内部微裂隙会进行发育扩展，从而释放出弹性波[72]，称为声发射AE(AcousticEmission)，或应力波发射。煤岩体声发射与微震监测技术是利用煤岩体在变形和破坏过程中发射出的声波和微震来进行监测工程岩体稳定性的技术方法[73,74]。声发射与微震现象是20世纪30年代末由美国L.阿伯特及W.L.杜瓦尔发现的[75]。20世纪50年代末，Schofield和Tatro进行大量的实验表明，声发射主要是体积效应；Tatro首次提出了声发射的无损检测技术[76]。图2.4声发射信号产生原理及其特征图煤岩体在受力作用时，会释放其内部的能力，在其被破坏之前，会通过声的形式来释放积蓄的能量，随着能量释放的强度越大，煤岩体破坏越严重，我们获得的每一个声发射与微震信号都蕴藏着煤岩体内部变形状态的详细变化，通过对接收到的信号进行处理、分析，以此来判断煤岩体的坚固性，如图2.4所示。声发射(AcousticEmission，简称AE)：主要针对煤岩体中小尺度或小范围的破裂现象；而微震（Microseism，简称MS）：当声发射能量达到能引发轻微小地震的程度，在地质上称为微地震。声发射与微震表征岩体稳定性的机理较为复杂，通过对信号波形的
【参考文献】：
期刊论文
[1]穿层钻孔有效抽采半径的测定[J]. 王文元,张学博,蔡行行. 工业安全与环保. 2020(01)
[2]郭庄煤矿3#煤层瓦斯钻孔有效抽采半径研究[J]. 韩金垒. 山东煤炭科技. 2019(12)
[3]基于“一抽两测”的钻孔有效抽采半径测定[J]. 温贺兴. 矿业工程研究. 2019(04)
[4]钻孔瓦斯流量法测定煤层有效抽采半径[J]. 徐刚,范亚飞,张天军. 陕西煤炭. 2019(06)
[5]矿井瓦斯抽采达标效果在线评判系统及应用[J]. 徐雪战,邹云龙. 煤矿安全. 2019(11)
[6]微震监测系统应用研究分析[J]. 张晖,李志超. 湖南有色金属. 2019(05)
[7]采空区卸压瓦斯抽采评判系统设计与实现[J]. 宋爽,张天军,李树刚,马莉,潘少波. 矿业安全与环保. 2019(05)
[8]煤矿井下钻孔抽采瓦斯影响半径测定方法的研究进展[J]. 韩承强,程波,杨亮,邓鹏. 矿业安全与环保. 2019(05)
[9]低渗煤层淹没射流扩孔瓦斯抽采有效影响半径模拟研究[J]. 刘海,王龙. 煤炭科学技术. 2019(08)
[10]瓦斯抽采影响半径分组考察研究[J]. 陈戈,陈立伟. 煤矿现代化. 2019(05)
博士论文
[1]松软煤层抽采钻孔密封段失稳机理及新型加固密封技术研究[D]. 包若羽.西安科技大学 2019
[2]复合煤层水力冲孔卸压增透机制及高效瓦斯抽采方法研究[D]. 张荣.中国矿业大学 2019
[3]基于能量耗散的软硬互层采动裂隙演化规律实验研究[D]. 李志梁.西安科技大学 2017
[4]岩石热损伤微观机制与宏观物理力学性质演变特征研究[D]. 张卫强.中国矿业大学 2017
[5]采动煤岩瓦斯动力灾害致灾机理及微震预警方法研究[D]. 刘超.大连理工大学 2011
硕士论文
[1]顺层钻孔瓦斯抽采有效半径测定方法及布孔参数优化研究[D]. 范亚飞.西安科技大学 2019
[2]本煤层瓦斯抽采钻孔速效布袋密封机理及技术研究[D]. 杨会军.西安科技大学 2018
[3]瓦斯抽采钻孔稠化膨胀浆体封堵技术研究及应用[D]. 石海涛.中国矿业大学 2017
[4]潘三矿11-2煤瓦斯钻孔抽采半径研究[D]. 徐华礼.安徽理工大学 2017
[5]亭南煤矿205工作面瓦斯抽采方案设计研究[D]. 曹艺钟.辽宁工程技术大学 2015
[6]凤凰煤矿瓦斯抽采达标评价研究[D]. 陈科历.四川师范大学 2015
[7]本煤层钻孔瓦斯抽采失效机制及高效密封技术研究[D]. 成艳英.中国矿业大学 2014
本文编号：2949885
【文章来源】：西安科技大学陕西省
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
钻孔孔周煤体应力状态分布图
西安科技大学全日制工程硕士学位论文162.3.1微震技术监测钻孔钻进扰动影响范围微地震监测技术（MicroseismicMonitoringTechnique，简称MS）是基于声发射学和地震学发展的一种监测技术。利用声发射技术研究不同种类的煤岩体试样在受变形或破坏时的煤岩体基本特性[68]；通过研究煤岩体的声发射机理、声信号与煤岩变形破碎过程的联系，得到煤岩体在变形破坏过程中的声发射规律，最后与现场进行实际结合从而提供一定的指导[69]。诸多学者对此做了大量研究，根据声发射特征对煤岩脆性破坏机制的研究，揭示了岩石破坏的发展过程[70]，如图2.2所示：A类为高垂直应力及低水平压的破坏、B类为低垂直应力及高水平压的破坏、C类为由弯矩导致的剪切破坏、D类为受到水平张拉及上下剪切所产生的破坏。图2.2采矿活动导致的岩石破裂产生微震力学机理当煤岩体在变形破裂过程中，其破裂位置会产生不同频率的弹性波，我们通过在煤岩体的不同空间位置安装具有空间阵列的声发射接收装置来接收煤岩体破裂所产生的弹性波，根据所接收时间的不同可以确定声发射事件所发生的具体位置，与此同时接收到的其他声发射信号也有助于我们得到煤岩破裂的其他信息[71]，通过对接收到的声发射信号进行解读分析，分析其上升时间、能量技数、振铃计数等可以得到煤岩破裂的一些具体情况，如图2.3所示，我们所接收到的这些信息为微震信号声发射的特征参数。
2软煤钻孔失稳理论分析及间距测定方法17图2.3微震信号特征参数煤岩体在受到外界载荷作用时，其内部储存的能量积聚到一个特定的阈值时，煤岩体内部微裂隙会进行发育扩展，从而释放出弹性波[72]，称为声发射AE(AcousticEmission)，或应力波发射。煤岩体声发射与微震监测技术是利用煤岩体在变形和破坏过程中发射出的声波和微震来进行监测工程岩体稳定性的技术方法[73,74]。声发射与微震现象是20世纪30年代末由美国L.阿伯特及W.L.杜瓦尔发现的[75]。20世纪50年代末，Schofield和Tatro进行大量的实验表明，声发射主要是体积效应；Tatro首次提出了声发射的无损检测技术[76]。图2.4声发射信号产生原理及其特征图煤岩体在受力作用时，会释放其内部的能力，在其被破坏之前，会通过声的形式来释放积蓄的能量，随着能量释放的强度越大，煤岩体破坏越严重，我们获得的每一个声发射与微震信号都蕴藏着煤岩体内部变形状态的详细变化，通过对接收到的信号进行处理、分析，以此来判断煤岩体的坚固性，如图2.4所示。声发射(AcousticEmission，简称AE)：主要针对煤岩体中小尺度或小范围的破裂现象；而微震（Microseism，简称MS）：当声发射能量达到能引发轻微小地震的程度，在地质上称为微地震。声发射与微震表征岩体稳定性的机理较为复杂，通过对信号波形的
【参考文献】：
期刊论文
[1]穿层钻孔有效抽采半径的测定[J]. 王文元,张学博,蔡行行. 工业安全与环保. 2020(01)
[2]郭庄煤矿3#煤层瓦斯钻孔有效抽采半径研究[J]. 韩金垒. 山东煤炭科技. 2019(12)
[3]基于“一抽两测”的钻孔有效抽采半径测定[J]. 温贺兴. 矿业工程研究. 2019(04)
[4]钻孔瓦斯流量法测定煤层有效抽采半径[J]. 徐刚,范亚飞,张天军. 陕西煤炭. 2019(06)
[5]矿井瓦斯抽采达标效果在线评判系统及应用[J]. 徐雪战,邹云龙. 煤矿安全. 2019(11)
[6]微震监测系统应用研究分析[J]. 张晖,李志超. 湖南有色金属. 2019(05)
[7]采空区卸压瓦斯抽采评判系统设计与实现[J]. 宋爽,张天军,李树刚,马莉,潘少波. 矿业安全与环保. 2019(05)
[8]煤矿井下钻孔抽采瓦斯影响半径测定方法的研究进展[J]. 韩承强,程波,杨亮,邓鹏. 矿业安全与环保. 2019(05)
[9]低渗煤层淹没射流扩孔瓦斯抽采有效影响半径模拟研究[J]. 刘海,王龙. 煤炭科学技术. 2019(08)
[10]瓦斯抽采影响半径分组考察研究[J]. 陈戈,陈立伟. 煤矿现代化. 2019(05)
博士论文
[1]松软煤层抽采钻孔密封段失稳机理及新型加固密封技术研究[D]. 包若羽.西安科技大学 2019
[2]复合煤层水力冲孔卸压增透机制及高效瓦斯抽采方法研究[D]. 张荣.中国矿业大学 2019
[3]基于能量耗散的软硬互层采动裂隙演化规律实验研究[D]. 李志梁.西安科技大学 2017
[4]岩石热损伤微观机制与宏观物理力学性质演变特征研究[D]. 张卫强.中国矿业大学 2017
[5]采动煤岩瓦斯动力灾害致灾机理及微震预警方法研究[D]. 刘超.大连理工大学 2011
硕士论文
[1]顺层钻孔瓦斯抽采有效半径测定方法及布孔参数优化研究[D]. 范亚飞.西安科技大学 2019
[2]本煤层瓦斯抽采钻孔速效布袋密封机理及技术研究[D]. 杨会军.西安科技大学 2018
[3]瓦斯抽采钻孔稠化膨胀浆体封堵技术研究及应用[D]. 石海涛.中国矿业大学 2017
[4]潘三矿11-2煤瓦斯钻孔抽采半径研究[D]. 徐华礼.安徽理工大学 2017
[5]亭南煤矿205工作面瓦斯抽采方案设计研究[D]. 曹艺钟.辽宁工程技术大学 2015
[6]凤凰煤矿瓦斯抽采达标评价研究[D]. 陈科历.四川师范大学 2015
[7]本煤层钻孔瓦斯抽采失效机制及高效密封技术研究[D]. 成艳英.中国矿业大学 2014
本文编号：2949885
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