我國(guó)煤炭資源儲(chǔ)量豐富,其在我國(guó)一次能源消費(fèi)中占據(jù)很大比例,并且在相當(dāng)長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)仍將作為主要能源存在。煤炭資源安全、高效、綠色開采對(duì)煤炭工業(yè)健康、穩(wěn)定運(yùn)行具有重要意義。瓦斯抽采不僅是預(yù)防瓦斯災(zāi)害的重要技術(shù)手段,同時(shí)還能作為資源利用。在煤礦瓦斯治理過(guò)程中,順層鉆孔進(jìn)行瓦斯抽采是主要技術(shù)措施之一,其中鉆孔布置對(duì)抽采效果影響較大。基于此,本文利用自主研發(fā)的多場(chǎng)耦合煤層氣開采物理模擬試驗(yàn)系統(tǒng),開展了順層鉆孔瓦斯抽采物理模擬試驗(yàn)研究,揭示了鉆孔疊加效應(yīng)、鉆孔間距和卸壓方式對(duì)瓦斯抽采的影響規(guī)律,取得以下主要研究結(jié)論:(1)在單一鉆孔抽采條件下,鉆孔所在斷面不同位置處氣壓、溫度測(cè)點(diǎn)下降具有差異性,距離鉆孔越近,下降速率越快;鉆孔所在斷面氣壓等壓線呈現(xiàn)出以鉆孔抽采段為中心的環(huán)形分布,在主縱面上呈現(xiàn)出以鉆孔為中心的近似圓形分布。(2)在多鉆孔抽采條件下,鉆孔受疊加效應(yīng)影響,抽采過(guò)程中氣壓、溫度、流量等儲(chǔ)層參數(shù)變化速率較快;鉆孔間距影響抽采過(guò)程中的疊加效應(yīng),鉆孔間距越小,疊加效應(yīng)越明顯,兩鉆孔中間區(qū)域殘余氣壓值越低,抽采過(guò)程中氣壓、溫度下降速率越快,隨著鉆孔間距的增大,鉆孔之間相互影響逐漸減弱。(3)定義了有效抽采面積,通過(guò)Matlab軟件對(duì)煤層瓦斯抽采過(guò)程中等壓線坐標(biāo)的提取,利用Polyarea函數(shù)可計(jì)算出有效抽采面積,抽采鉆孔間距越小,試驗(yàn)前期相同時(shí)刻有效抽采面積越大,減小鉆孔布置間距,能提高瓦斯抽采效果,縮短順層鉆孔瓦斯抽采達(dá)標(biāo)時(shí)間。(4)在卸壓抽采條件下,三個(gè)方向同時(shí)卸壓的抽采效果優(yōu)于單一方向卸壓抽采;從卸壓速率看,在順層鉆孔瓦斯抽采過(guò)程中卸壓速率越快,卸壓抽采過(guò)程中氣壓、溫度等儲(chǔ)層下降速率也越快,抽采效果越好。
【學(xué)位單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TD712.6
【部分圖文】：

圖 2.1 多場(chǎng)耦合煤層氣開采物理模擬試驗(yàn)系統(tǒng)i-field coupling coalbed methane extraction physical simulat(a) 箱體加載示意圖數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)順層鉆孔抽采系統(tǒng)σ14σ2σ34σ13σ12σ11σ33σ32σ31

就是外界應(yīng)力荷載卸載的速率不同，本組設(shè)計(jì) 2MPa/h 和 2MPa/min 兩組卸壓速率來(lái)分析。地應(yīng)力在抽采開始后立即卸載，按照設(shè)定速率卸載到 0.1MPa。同時(shí)，為探究卸壓方向?qū)Τ椴傻挠绊�，分別設(shè)計(jì)了1、2、3三個(gè)方向卸壓、1方向卸壓、2方向卸壓和3方向卸壓試驗(yàn)，卸壓速率均為 2MPa/min，其它試驗(yàn)條件均保持不變。研究采動(dòng)卸壓對(duì)抽采效果的影響，具體方案如表2.6，鉆孔布置示意圖如圖2.5(a)所示。表 2.4 單一及多鉆孔抽采試驗(yàn)方案Table2.4 Experimental scheme of single and multiple drilling extraction試驗(yàn)編號(hào)試驗(yàn)變量抽采鉆孔地應(yīng)力/MPa 氣壓/MPa鉆孔數(shù)量含水率/%1=2=31鉆孔數(shù)量Ⅱ4.0 1.012 Ⅱ+Ⅲ 263 Ⅰ+Ⅱ+Ⅲ+Ⅳ 4

3方向卸壓試驗(yàn)，卸壓速率均為 2MPa/min，其它試驗(yàn)條件均保持不變。研究采動(dòng)卸壓對(duì)抽采效果的影響，具體方案如表2.6，鉆孔布置示意圖如圖2.5(a)所示。表 2.4 單一及多鉆孔抽采試驗(yàn)方案Table2.4 Experimental scheme of single and multiple drilling extraction試驗(yàn)編號(hào)試驗(yàn)變量抽采鉆孔地應(yīng)力/MPa 氣壓/MPa鉆孔數(shù)量含水率/%1=2=31鉆孔數(shù)量Ⅱ4.0 1.012 Ⅱ+Ⅲ 263 Ⅰ+Ⅱ+Ⅲ+Ⅳ 4(a) Ⅱ鉆孔 (b) Ⅱ&Ⅲ鉆孔 (c) Ⅰ&Ⅱ&Ⅲ&Ⅳ鉆孔圖 2.4 鉆孔布置示意圖Fig.2.4 The schematic diagram of drilling arrangement
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2871301