發(fā)布時間：2018-05-19 04:42

  本文選題：GSI + 煤體透氣性��； 參考：《河南理工大學(xué)》2014年博士論文

【摘要】：瓦斯是制約煤礦安全生產(chǎn)的一個重要因素,同時又是一種不可再生的清潔能源。抽采瓦斯是防治瓦斯災(zāi)害事故的根本措施,而煤層透氣性是決定抽采瓦斯效果的關(guān)鍵因素。我國煤層的高瓦斯、低透氣、強(qiáng)吸附特性,極大增加了瓦斯的抽采難度,因此,改善煤層透氣性成為煤礦井下瓦斯抽采的重要研究內(nèi)容。目前,對于無開采解放層條件的單一煤層,井下增強(qiáng)煤層透氣性的方式通常為:煤層松動爆破、二氧化碳炮相變致裂、縮短鉆孔間距、增大鉆孔直徑等,這些措施增加了大量的工程量,但提升抽采效果的作用十分有限。井下水力壓裂措施工藝相對簡單,可以有效增強(qiáng)煤層透氣性,提高瓦斯抽采效果,但尚需進(jìn)一步研究增透理論、完善技術(shù)工藝,達(dá)到廣泛推廣應(yīng)用的目的。本論文以河南能源化工集團(tuán)所屬的焦煤公司中馬村礦與鶴壁中泰礦業(yè)為試驗區(qū),以研究煤巖體結(jié)構(gòu)的定量表征和瓦斯運(yùn)移為出發(fā)點(diǎn),揭示了煤層透氣性水力增透規(guī)律,構(gòu)建礦井煤層水力增透理論;根據(jù)煤層水力增透理論,研究確定了礦井抽采瓦斯水力增透技術(shù)工藝,研發(fā)了煤層水力增透技術(shù)關(guān)鍵裝備;提出了煤層瓦斯抽采水力增透技術(shù)效果評價指標(biāo),并通過現(xiàn)場工業(yè)試驗進(jìn)行驗證和完善。具體研究內(nèi)容如下:(1)研究煤體結(jié)構(gòu)特征和瓦斯運(yùn)移機(jī)理,構(gòu)建礦井煤層水力增透理論。針對煤巖體結(jié)構(gòu)難以定量表達(dá)的問題,引入煤層地質(zhì)強(qiáng)度指數(shù)(GSI)對煤巖體結(jié)構(gòu)進(jìn)行定量表征,討論分析流動狀態(tài)的識別方法和標(biāo)準(zhǔn),揭示瓦斯運(yùn)移流動狀態(tài)類型,研究低透氣性煤層增透前后的GSI變化規(guī)律,并以此建立基于GSI的煤體破裂壓力、延伸壓力、濾失系數(shù)、裂縫參數(shù)、壓降方程等煤層水力增透理論參數(shù),完善煤層水力增透理論,為瓦斯抽采水力增透技術(shù)的形成提供理論支持。通過進(jìn)行煤體應(yīng)力應(yīng)變-煤體結(jié)構(gòu)-滲透率耦合實驗,得出GSI與煤體滲透率關(guān)系:煤體GSI值從0-100,煤體的滲透率呈正態(tài)分布規(guī)律,煤體滲透率最大值所對應(yīng)的GSI峰值為52.7,對于GSI值小于52.7的煤體通過卸壓進(jìn)行增透,對于GSI值大于52.7的煤體通過壓裂進(jìn)行增透;當(dāng)100≥GSI≥65時,煤層中瓦斯運(yùn)移方式主要為擴(kuò)散-滲流或者擴(kuò)散,當(dāng)65≥GSI≥45時,煤層中瓦斯的運(yùn)移方式主要為滲流,當(dāng)0GSI45時,煤層中瓦斯運(yùn)移方式主要為擴(kuò)散。(2)基于礦井煤層水力增透理論,研究形成煤層瓦斯抽采水力增透技術(shù)工藝。根據(jù)煤層水力增透理論,按照優(yōu)化煤層GSI的原則,分別對煤礦井煤層常規(guī)水力壓裂、水力吞吐、水力壓沖、水力噴射等水力化工藝的增透機(jī)理和多重效應(yīng)進(jìn)行討論,對比分析了不同增透方法,確定了硬煤通過形成裂隙體系與卸壓增透,對于軟煤則主要通過卸壓增透;并且針對不同煤體結(jié)構(gòu)采用對應(yīng)增透工藝,分別進(jìn)行本煤層順層與穿層孔的水力增透試驗;最終形成一套基于特定煤層瓦斯抽采水力增透的技術(shù)工藝,并對工藝中的關(guān)鍵技術(shù)裝備進(jìn)行了研發(fā)和定型。(3)針對煤層瓦斯抽采水力增透技術(shù),提出并確定了增透效果評價指標(biāo)體系,并通過試驗對理論進(jìn)行驗證和完善。在煤層井下水力增透理論支撐下,研發(fā)確定煤礦井下水力增透的配套設(shè)備和技術(shù)方案,包括增透裝備、鉆孔布置、封孔工藝、增透類型選擇、效果評價方法等。通過煤礦井下瓦斯抽采水力增透工藝技術(shù)在中馬村礦和鶴壁中泰礦業(yè)的試驗研究,驗證水力增透瓦斯抽采效果,進(jìn)一步完善了煤體水力增透理論及工藝技術(shù)。
[Abstract]:In this paper , it is a fundamental measure to control the gas permeability of coal seam and to improve the permeability of coal seam . The permeability of coal body is normal distribution law , the GSI peak corresponding to the maximum permeability of coal body is 52.7 , and the coal body with GSI value less than 52.7 is increased through fracturing .
【學(xué)位授予單位】：河南理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TD712.6

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本文編號：1908780