薛湖煤礦主采二2煤層為突出煤層,具有煤層地質(zhì)條件松軟,以及瓦斯高含量、低滲透、高吸附的特征,針對其鉆孔瓦斯抽采工程量大、效果差、嚴重影響采掘接續(xù)的問題,論文采用定向鉆進梳狀鉆孔孔群進行瓦斯抽采,此舉既能極大限度的減少工程量,同時還能提高瓦斯抽采效率。論文通過數(shù)值模擬分析,研究薛湖煤礦二2煤層定向鉆進梳狀鉆孔抽采瓦斯的各參數(shù)相關性規(guī)律,研究確定梳狀鉆孔有效抽采半徑及現(xiàn)場試驗的最佳技術參數(shù),并考察梳狀鉆孔的瓦斯抽采效果。論文取得的主要研究成果如下:（1）基于薛湖煤礦二2煤層的現(xiàn)場地質(zhì)狀況,在COMSOL中創(chuàng)建三維數(shù)值計算分析模型,揭示了抽采時間、鉆孔直徑、抽采負壓等因素對瓦斯抽采的影響規(guī)律。結(jié)果發(fā)現(xiàn):抽采時間和煤層瓦斯壓力之間為負相關關系,但有效抽采半徑和前者之間為正相關關系,且隨著時間的推移,抽采速率持續(xù)降低;鉆孔直徑也是影響瓦斯抽采效果的主要因素之一,其值越大,抽采效果越佳,有效抽采半徑越大;鉆孔有效抽采半徑受抽采負壓影響很小,幾乎可以忽略,但瓦斯抽采量和抽采負壓之間為正相關關系。（2）根據(jù)COMSOL軟件模擬分析的不同條件對梳狀鉆孔瓦斯抽采的影響規(guī)律,確定了薛湖煤礦定向鉆進梳狀鉆孔瓦... 

【文章來源】：中國礦業(yè)大學江蘇省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：69 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

研究思路及技術路線圖

3梳狀鉆孔瓦斯抽采數(shù)值模擬分析15瓦斯運移場：為煤層（含夾矸）設定無流動邊界；抽采鉆孔四周施加固定壓力邊界。圖3-1薛湖煤礦試驗煤層數(shù)值模型Figure3-1NumericalModelofExperimentalCoalSeaminXuehuCoalMine3.2.2煤巖力學參數(shù)選擇通過對薛湖煤礦實際工程地質(zhì)資料選取確定參數(shù)如表3-1、3-2所示。（1）煤層特性參數(shù)表3-1煤層模型參數(shù)表Table3-1Modelparametersofcoalseam參數(shù)取值參數(shù)取值彈性模量/GPa1.2初始滲透率/m21.4e-18內(nèi)聚力/MPa1.5原始瓦斯壓力/MPa1.5內(nèi)摩擦角/deg20瓦斯的動力粘度/Pa.s1.08e-6泊松比0.46煤的水分/%1.7密度/（kg/m3）1440煤的灰分/%11.59初始孔隙率/%5.0埋藏深度/m800（2）頂?shù)装鍘r層參數(shù)表3-2頂?shù)装鍘r層模型參數(shù)表Table3-2Modelparametersofroofandfloorstrata巖層彈性模量(GPa)內(nèi)聚力(MPa)內(nèi)摩擦角(o)泊松比密度(kg/m3)煤層初始滲透率(m2)直接頂板2625370.272700間接頂板221.24330.342355煤層1.21.5200.4614401.4*10-18直接底板221.24330.342355間接底板2625370.272700

工程碩士專業(yè)學位論文163.3抽采效果影響因素分析（AnalysisofInfluencingFactorsofExtractionEffect）為探求定向梳狀鉆孔在不同布置參數(shù)下的最佳抽采效果，在前文所建立的定向梳狀鉆孔模型的基礎上模擬瓦斯抽采過程，模擬方案為研究不同抽采時間、不同鉆孔直徑和不同抽采負壓下對定向梳狀鉆孔的瓦斯抽采影響規(guī)律。3.3.1抽采時間對定向梳狀鉆孔瓦斯抽采效果的影響抽采負壓為30kPa，煤層瓦斯壓力為1.5MPa，抽采天數(shù)分別為1天，40天，80天，120天，160天，200天，鉆孔直徑為120mm。瓦斯壓力分布圖如圖3-2所示。a抽采第0天b抽采第40天c抽采第80天d抽采第120天e抽采第160天f抽采第200天圖3-2負壓30kPa、直徑120mm定向鉆孔瓦斯壓力分布云圖Figure3-2Cloudmapofgaspressuredistributionindirectionaldrillingatextractionnegativepressureof30kPaanddiameterof120mm圖a、b、c、d、e、f分別是分支孔瓦斯抽采第1天、40天、80天、120天、160天、200天的鉆孔周圍煤體瓦斯壓力云圖，顏色越接近深紅色，瓦斯壓力越大，顏色越靠近深藍色，瓦斯壓力越校根據(jù)圖a可知，分支孔成孔的第一天，鉆孔周圍瓦斯壓力基本不變，瓦斯壓力云圖顯均為深紅色；根據(jù)圖b可知，抽采瓦斯達到40天，煤體內(nèi)部聚集在鉆孔周邊的瓦斯受抽采負壓影響，持續(xù)移動至鉆孔被抽出，煤體內(nèi)部集聚在鉆孔周邊的瓦斯越來越少，瓦斯壓力減輕；圖c、d、e顯示出，在不斷抽采過程中，煤體內(nèi)聚集在鉆孔周邊的瓦斯減少，同

【參考文獻】：
期刊論文
[1]抽采鉆孔周圍煤層瓦斯壓力分布理論分析及應用[J]. 齊黎明,祁明,陳學習.  中國安全科學學報. 2018(07)
[2]夾矸對煤層瓦斯抽采影響的數(shù)值模擬研究[J]. 劉泉霖,王恩元,李忠輝,孔祥國.  工礦自動化. 2018(02)
[3]石門揭煤多方位立體式預抽瓦斯區(qū)域防突技術研究[J]. 曹佐勇,王恩元,田世祥,張光輝,汪皓,羅飛.  煤炭科學技術. 2018(01)
[4]東曲礦頂板走向長鉆孔取代高抽巷可行性研究[J]. 劉向忠.  山西焦煤科技. 2017(Z1)
[5]遠距離下保護層開采上覆煤巖層采動應力場數(shù)值模擬研究[J]. 楊賀,邱黎明,汪皓,張子陽,趙聰.  工礦自動化. 2017(06)
[6]煤層瓦斯賦存與流動理論[J]. 黃茂政.  能源與節(jié)能. 2016(08)
[7]淺談瓦斯抽采技術的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢[J]. 趙建新.  技術與市場. 2016(07)
[8]我國煤礦瓦斯防治技術的研究進展及發(fā)展方向[J]. 寧德義.  煤礦安全. 2016(02)
[9]綜采工作面頂板大直徑走向長鉆孔瓦斯抽采技術[J]. 王海東.  煤礦安全. 2015(11)
[10]本煤層瓦斯抽采滲流模型及數(shù)值模擬[J]. 梁冰,袁欣鵬,孫維吉.  安全與環(huán)境學報. 2015(05)

博士論文
[1]含瓦斯煤滲透特性影響因素與煤層瓦斯抽采模擬研究[D]. 袁梅.重慶大學 2014
[2]綜放開采覆巖裂隙演化與卸壓瓦斯運移規(guī)律及工程應用[D]. 林海飛.西安科技大學 2009
[3]煤層氣與煤層耦合運動理論及其應用的研究[D]. 吳世躍.東北大學 2006

碩士論文
[1]抽采條件下瓦斯賦存動態(tài)分布規(guī)律數(shù)值模擬研究[D]. 亓寧.中國礦業(yè)大學 2018
[2]新元煤礦綜采面瓦斯超限治理技術研究[D]. 周磊.太原理工大學 2015
[3]新義礦順層抽采鉆孔瓦斯運移規(guī)律及封孔技術研究[D]. 劉少博.河南理工大學 2014
[4]鉆孔抽放瓦斯固氣耦合數(shù)值模擬研究[D]. 李孟陽.重慶大學 2012
[5]順層傾向長鉆孔區(qū)域性瓦斯預抽技術研究[D]. 楊奪.內(nèi)蒙古科技大學 2011
[6]寺河礦提高瓦斯抽采效果研究[D]. 金佩劍.遼寧工程技術大學 2008
[7]鐵法礦區(qū)大興礦瓦斯抽放技術研究[D]. 劉金龍.遼寧工程技術大學 2005



本文編號：3261266