本文關(guān)鍵詞：“三軟”煤層水力沖孔卸壓增透關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：“三軟”單一突出煤層無法通過開采保護(hù)層卸壓增透,由于其頂?shù)装鍘r體質(zhì)軟破碎、煤體結(jié)構(gòu)破壞嚴(yán)重,無法進(jìn)行水力壓裂,只能采用水力沖孔出煤、卸壓增透,實現(xiàn)快速抽采達(dá)標(biāo)。本文在對以往水力沖孔技術(shù)系統(tǒng)分析的基礎(chǔ)上,采用一系列新型沖孔裝備,通過實驗室實驗、現(xiàn)場試驗、理論分析和數(shù)值模擬,提出一套適合于“三軟”煤層的快速卸壓增透技術(shù)。首先,利用Hoek-Brown破壞準(zhǔn)則,以高壓水射流破煤機理為基礎(chǔ),建立水力沖孔前后鉆孔周圍應(yīng)力分布的數(shù)學(xué)模型,計算鉆孔周圍卸壓區(qū)域,確定水力沖孔卸壓影響范圍。其次,針對水力沖孔后出現(xiàn)的應(yīng)力拱現(xiàn)象,引入散體力學(xué)理論分析鉆孔成拱的極限跨度;并通過直剪試驗,研究含水率對鉆孔成拱的影響,為沖孔前后鉆孔是否成拱穩(wěn)定提供依據(jù)。據(jù)此,系統(tǒng)探討了“三軟”煤層水力沖孔卸壓增透機理。最后,采用鉆沖一體化系統(tǒng)裝置和瓦斯抽采孔水力作業(yè)機等裝備,在鄭州煤炭工業(yè)(集團(tuán))有限責(zé)任公司大平煤礦和告成煤礦“三軟”煤層進(jìn)行了工業(yè)性試驗,初步提出了一套多階段、多途徑增透技術(shù):第一階段的中風(fēng)壓快速鉆進(jìn)和退鉆過程中的高壓水射流沖孔的鉆沖一體化技術(shù),聯(lián)抽階段的老孔多次修復(fù)增透技術(shù)和裸孔螺桿鉆具透孔、高壓水射流增透技術(shù)�，F(xiàn)場應(yīng)用結(jié)果表明:穿層鉆孔采用鉆沖一體化技術(shù)后瓦斯抽采半徑增加1.5倍,煤層透氣性系數(shù)提高2倍;對臨時封孔的裸孔多階段增透后,測試鉆孔的瓦斯抽采量提高2~2.5倍;老孔修復(fù)增透后,瓦斯抽采純量增加0.4~4.2倍。
【關(guān)鍵詞】：“三軟”煤層 水力沖孔 卸壓增透 高效抽采
【學(xué)位授予單位】：河南理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TD712.6
【目錄】：

• 致謝4-5
• 摘要5-6
• abstract6-11
• 1.緒論11-31
• 1.1 引言11-12
• 1.2 文獻(xiàn)綜述12-28
• 1.2.1 煤層卸壓增透研究12-13
• 1.2.2 水力沖孔技術(shù)研究13-24
• 1.2.3 瓦斯抽采鉆孔穩(wěn)定性研究24-27
• 1.2.4 散體力學(xué)的研究27-28
• 1.3 存在的問題28
• 1.4 研究內(nèi)容28-29
• 1.5 技術(shù)路線29-31
• 2.水力沖孔卸壓增透理論基礎(chǔ)31-55
• 2.1 高壓水射流破煤機理31-35
• 2.1.1 高壓水射流破煤過程31-32
• 2.1.2 水射流沖擊破煤的門檻壓力32-33
• 2.1.3 高壓水射流破煤基本參數(shù)33-35
• 2.2 基于H-B準(zhǔn)則的水力沖孔卸壓增透機理35-44
• 2.2.1 煤巖體Hoek-Brown破壞準(zhǔn)則35-37
• 2.2.2 鉆孔周圍煤體力學(xué)特性分析37-43
• 2.2.3 水力沖孔后鉆孔卸壓區(qū)的變化規(guī)律43-44
• 2.3 鉆孔抽采瓦斯流固耦合模型44-47
• 2.3.1 瓦斯流動控制方程44-46
• 2.3.2 孔隙率和滲透率耦合方程46
• 2.3.3 煤體變形控制方程46-47
• 2.3.4 模型邊界條件設(shè)定47
• 2.4 鉆孔“散體拱”的形成與破壞47-54
• 2.4.1 軟煤散體成拱力學(xué)分析48-50
• 2.4.2 沖孔后鉆孔“散體拱”變化規(guī)律50-54
• 2.5 本章小結(jié)54-55
• 3.鉆沖一體化技術(shù)55-75
• 3.1 鉆沖一體化系統(tǒng)裝備55-58
• 3.1.1 高壓水泵55-56
• 3.1.2 鉆沖一體化鉆頭56-57
• 3.1.3 高壓密封系統(tǒng)57-58
• 3.1.4 高壓水射流噴嘴58
• 3.2 鉆沖一體化技術(shù)58-67
• 3.2.1 鉆進(jìn)風(fēng)壓穩(wěn)孔機理58-64
• 3.2.2 鉆進(jìn)風(fēng)力排渣機理64-67
• 3.3 鉆沖一體化技術(shù)應(yīng)用67-74
• 3.3.1 試驗區(qū)簡介67-68
• 3.3.2 鉆沖一體化鉆孔設(shè)計68
• 3.3.3 鉆沖一體化技術(shù)工藝實施68-70
• 3.3.4 應(yīng)用效果考察分析70-74
• 3.4 本章小結(jié)74-75
• 4.瓦斯抽采孔修復(fù)增透技術(shù)75-87
• 4.1 鉆孔修復(fù)增透裝備75-78
• 4.1.1 瓦斯抽采鉆孔水力作業(yè)機75-76
• 4.1.2 型號及基本參數(shù)76-77
• 4.1.3 用途及工作原理77-78
• 4.2 瓦斯抽采鉆孔修復(fù)增透技術(shù)78-80
• 4.2.1 瓦斯抽采鉆孔抽采量衰減控制因素78-79
• 4.2.2 鉆孔修復(fù)增透作用79-80
• 4.3 鉆孔修復(fù)增透技術(shù)應(yīng)用80-85
• 4.3.1 試驗區(qū)簡介80-81
• 4.3.2 老孔水力修復(fù)增透工藝實施81-83
• 4.3.3 應(yīng)用效果考察分析83-85
• 4.4 本章小結(jié)85-87
• 5.裸孔多階段增透技術(shù)87-103
• 5.1 裸孔多階段增透裝備87-88
• 5.2 裸孔多階段增透技術(shù)88-92
• 5.2.1 瓦斯抽采鉆孔優(yōu)化88-89
• 5.2.2 臨時封孔抽采89-90
• 5.2.3 變負(fù)壓抽采瓦斯90-91
• 5.2.4 多階段增透91-92
• 5.3 裸孔多階段修復(fù)增透技術(shù)應(yīng)用92-96
• 5.3.1 試驗區(qū)簡介92
• 5.3.2 裸孔多階段增透鉆孔設(shè)計92-93
• 5.3.3 裸孔多階段增透工藝實施93-94
• 5.3.4 應(yīng)用效果考察分析94-96
• 5.4 抽采負(fù)壓與抽采流量關(guān)系96-103
• 5.4.1 試驗區(qū)簡介96-97
• 5.4.2 試驗方案97
• 5.4.3 數(shù)據(jù)整理及分析97-103
• 6.結(jié)論與展望103-105
• 6.1 結(jié)論103-104
• 6.2 展望104-105
• 參考文獻(xiàn)105-111
• 作者簡介111-113
• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集113

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