本文關(guān)鍵詞：松軟突出煤層瓦斯抽放鉆孔鉆桿內(nèi)孔氣力排屑機(jī)理，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：針對(duì)松軟突出煤層順層瓦斯鉆孔過程中存在的煤屑運(yùn)移阻力大、容易沉積堆積造成堵孔、鉆孔深度淺等問題,將鉆井工程中常用的氣舉反循環(huán)技術(shù)應(yīng)用于松軟突出煤層順層瓦斯鉆孔的施工中,對(duì)氣力反循環(huán)經(jīng)鉆桿內(nèi)孔排屑的氣力排屑機(jī)理進(jìn)行研究。首先,應(yīng)用連續(xù)介質(zhì)理論和數(shù)學(xué)方法建立氣力排屑過程中氣體和煤粉顆粒群的兩相流模型,包括了連續(xù)性方程、動(dòng)量方程和能量方程。建立煤粉顆粒群運(yùn)動(dòng)速度與氣流速度之間的數(shù)學(xué)模型,并由這些模型得到氣力輸送設(shè)計(jì)計(jì)算和實(shí)驗(yàn)研究的主要工藝參數(shù),包括了料氣輸送比、氣流速度、顆粒粒徑等。其次,基于歐拉雙流體模型對(duì)瓦斯抽放鉆孔鉆桿內(nèi)孔氣力排屑進(jìn)行仿真模擬,應(yīng)用Fluent軟件進(jìn)行網(wǎng)格劃分和數(shù)值求解。得出氣相-空氣,固相-煤粉在管內(nèi)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。分析在不同入口壓力、流速、顆粒粒度和濃度情況下輸送壓力損失和煤粉運(yùn)動(dòng)的機(jī)理。結(jié)果表明,在水平鉆孔鉆進(jìn)過程中,煤屑在反循環(huán)氣力作用下,氣流速度在鉆桿內(nèi)孔中上部比較穩(wěn)定,而在鉆桿內(nèi)孔下部靠近內(nèi)壁處的氣流速度明顯下降且小于中心區(qū)域;在同一位置輸送濃度越大,氣流速度也越大;在輸送濃度不變的情況下,隨著氣流速度的增大壓力損失也增大。最后,設(shè)計(jì)氣力輸送實(shí)驗(yàn)裝置,測(cè)試了在不同入口氣速、輸送量、料氣比及粒徑大小情況下管道內(nèi)壓降的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。并且,使用高速攝像機(jī)拍攝了管道內(nèi)部煤粉輸送過程的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。對(duì)瓦斯抽放鉆孔氣力排屑的理論分析及仿真模擬進(jìn)行了驗(yàn)證。
【關(guān)鍵詞】：松軟突出煤層 瓦斯抽放鉆孔 反循環(huán) 壓力損失 氣流速度
【學(xué)位授予單位】：河南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TD712.6
【目錄】：

• 致謝4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 1 引言11-19
• 1.1 研究背景11
• 1.2 國內(nèi)外現(xiàn)狀11-17
• 1.3 主要研究?jī)?nèi)容17
• 1.4 本章小結(jié)17-19
• 2 鉆桿內(nèi)孔氣力排屑理論研究19-33
• 2.1 氣力輸送理論19-22
• 2.2 煤粉顆粒群運(yùn)移分析22-25
• 2.2.1 煤粉顆粒群均勻懸浮運(yùn)動(dòng)22-23
• 2.2.2 煤粉顆粒群的壓損23-25
• 2.3 鉆桿內(nèi)孔氣力排屑模型25-32
• 2.3.1 連續(xù)介質(zhì)力學(xué)模型25-27
• 2.3.2 雙流體模型27-29
• 2.3.3 湍流流動(dòng)29-32
• 2.4 本章小結(jié)32-33
• 3 鉆桿內(nèi)孔氣力排屑仿真模型33-43
• 3.1 FLUENT軟件簡(jiǎn)介33
• 3.2 創(chuàng)建幾何模型和網(wǎng)格模型33-36
• 3.2.1 幾何建模33-34
• 3.2.2 網(wǎng)格劃分34-36
• 3.3 求解器設(shè)置及操作條件36-38
• 3.3.1 求解器設(shè)置37
• 3.3.2 操作條件設(shè)置37-38
• 3.4 計(jì)算模型的選擇與設(shè)置38-40
• 3.4.1 多相流模型38-40
• 3.4.2 能量方程40
• 3.4.3 湍流模型40
• 3.5 設(shè)置材料和各相屬性40
• 3.6 設(shè)置邊界條件40-41
• 3.6.1 氣相邊界條件40-41
• 3.6.2 固相邊界條件41
• 3.7 設(shè)置求解參數(shù)41-42
• 3.8 本章小結(jié)42-43
• 4 仿真結(jié)果與分析43-57
• 4.1 兩相濃度分布43-47
• 4.1.1 氣相濃度分布43-45
• 4.1.2 固相濃度分布45-47
• 4.2 兩相速度分布47-54
• 4.2.1 氣相速度分布47-51
• 4.2.2 固相速度分布51-54
• 4.3 兩相壓力損失54-56
• 4.4 本章小結(jié)56-57
• 5 瓦斯抽放鉆孔鉆桿內(nèi)孔氣力排屑實(shí)驗(yàn)研究57-73
• 5.1 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)57-60
• 5.1.1 動(dòng)力源57
• 5.1.2 供料裝置57-58
• 5.1.3 輸送管道58
• 5.1.4 除塵與物料回收58
• 5.1.5 數(shù)據(jù)測(cè)量裝置58-60
• 5.2 實(shí)驗(yàn)操作方法60-61
• 5.2.1 啟動(dòng)工作操作過程60
• 5.2.2 停止工作操作過程60-61
• 5.3 實(shí)驗(yàn)分析61-71
• 5.3.1 煤粉堆積密度測(cè)量61
• 5.3.2 煤粉平均粒徑測(cè)量61-63
• 5.3.3 煤粉輸送量計(jì)算63-64
• 5.3.4 水平管輸送實(shí)驗(yàn)64-67
• 5.3.5 煤粉運(yùn)移規(guī)律67-71
• 5.4 本章小結(jié)71-73
• 6 結(jié)論與展望73-75
• 6.1 主要結(jié)論73
• 6.2 展望73-75
• 參考文獻(xiàn)75-79
• 作者簡(jiǎn)歷79-81
• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集81

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本文編號(hào)：381017