连续冲击条件下煤体瓦斯释放效应试验研究

发布时间：2016-12-26 13:41

本文关键词：连续冲击条件下煤体瓦斯释放效应试验研究，由笔耕文化传播整理发布。

《安徽理工大学》 2015年

连续冲击条件下煤体瓦斯释放效应试验研究

胡水根

【摘要】：瓦斯不但对煤矿安全高效开采的构成重大危害,而且又是一种对温室效应贡献很大的气体,向大气中的直接排放显然与全球控制温室气体数量的努力背道而驰,同时,瓦斯也是一种清洁能源,搞好瓦斯抽采,改善我国“贫油、少气、富煤”特有的能源结构,具有很重要的意义。随着煤炭开采深度逐年增加,深部煤层瓦斯的高吸附、低渗透性对实施瓦斯抽采变得更加困难,故本文开展了连续冲击作用下煤体瓦斯释放效应的试验研究,为丰富瓦斯吸附、解吸相关理论,提高煤体渗透性方法进行了相关研究。本论文在国内外关于煤体瓦斯吸附、解吸的理论及各种提高煤体渗透性的方法研究基础上,依托国家自然科学基金项目《声波振动环境下煤体瓦斯解吸与放散机理研究》(编号：40972105)及《煤与瓦斯突出渗透失稳机理研究》(编号：41272171),以淮南矿区低渗透性、煤与瓦斯突出煤体为研究对象,运用实验研究与理论推导相结合的方法,研究了连续冲击作用下煤体瓦斯的释放效应,揭示了连续冲击作用下煤体瓦斯的释放机理,本论文主要研究的内容及所取得主要结论如下：(1)含瓦斯似天然煤体在连续冲击作用下,对吸附平衡、有效应力及渗透性的影响。结果显示：吸附态的瓦斯会在连续冲击作用下,部分吸附态瓦斯会解吸成游离瓦斯,同时煤体的有效应力会降低,煤体的渗透性会得到显著加强；(2)在冲击能量较小时,连续冲击频率大小的影响。实验表明：相对较小单次的锤击能量(3J)并不能明显提高煤体中气体的释放效率,只有该能量与相应频率(至少为20次/min)的连续冲击作用才能有效地提高煤体中气体的释放效率；(3)研究表明一定能量(3J)与相应频率(80次/min)的连续冲击方法可提高煤体中气体释放效率,最高可达300%。同时在瓦斯释放的后期,连续冲击作用对提高瓦斯气体的释放效果也就越明显,表明这种冲击作用对加速煤体中的微小裂隙及基质中的中、小、微孔瓦斯气体释放更有效果；(4)一定能量(3J)连续冲击作用方法可提高煤体中气体的释放效率,随着连续冲击作用时间的延长,气体的流量并不能维持在初始的峰值速度,随着时间的推移会逐渐降低,但下降稳定后的流量比冲击作用前的流量仍然有所提高；(5)在连续冲击作用影响时间内,实际瓦斯抽采速度提高了95%,有效影响衰减时间约为3h。利用自行设计的连续冲击作用装置,根据现场含瓦斯煤体及煤层特点设计了合适的钻孔布局,并对煤体进行了现场连续冲击试验,在线监测数据显示在连续冲击作用影响时间内,流量提高了约35%,浓度上升了约45%。通过理论分析与试验研究,论文对连续冲击作用下煤体中的瓦斯赋存状态,煤体的有效应力,煤体中气体的释放速度等方面取得了新的认识,为提高钻孔瓦斯抽采效率,确保安全生产,降低温室气体排放,为社会提供清洁能源等提供了一种新思路。

【关键词】：
【学位授予单位】：安徽理工大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TD712
【目录】：

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