本文關(guān)鍵詞：煤巖水力壓裂有效影響范圍及其制約因素實(shí)驗(yàn)研究

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【摘要】：煤巖水力壓裂是卸壓增透并有效提高本煤層瓦斯抽采效果的一種先進(jìn)技術(shù),是預(yù)防煤與瓦斯突出災(zāi)害、切實(shí)保障煤礦安全生產(chǎn)的可行性措施。但由于該技術(shù)在以往的實(shí)施過程中,不能明確判定且掌握注入煤巖體內(nèi)高壓水的流動(dòng)方向和范圍及其制約因素,從而導(dǎo)致水力壓裂的執(zhí)行效果具有極大的不確定性和不可控性,難以實(shí)現(xiàn)預(yù)期效果;甚至由于未能及時(shí)了解高壓水積聚區(qū)造成新的應(yīng)力集中帶,并采取有效的技術(shù)措施予以排除,給后期的采掘作業(yè)留下新的安全隱患。因此,研究煤巖水力壓裂高壓水在煤巖中的流動(dòng)范圍及其制約因素,對(duì)于合理指導(dǎo)水力壓裂技術(shù)順利實(shí)施且確保安全生產(chǎn)具有比較重要的理論和實(shí)踐意義。本文基于瞬變電磁的工作原理,分析了利用電磁波探測(cè)煤巖水力壓裂過程中高壓水的流動(dòng)方向和擴(kuò)展范圍的可行性。分別在義煤集團(tuán)新安礦14230工作面和淮北礦業(yè)集團(tuán)臨渙礦Ⅰ13采區(qū)回風(fēng)大巷的水力壓裂過程中進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。通過對(duì)實(shí)驗(yàn)區(qū)域水力壓裂前后煤層及其頂板二次電磁場(chǎng)變化規(guī)律的探測(cè)和分析,確定了煤巖體遭受水力壓裂后高壓水沿煤層走向、傾向以及法向的流動(dòng)方向和影響范圍;同時(shí)在實(shí)驗(yàn)工作面不同位置采取多組煤樣,通過測(cè)定煤樣含水率來驗(yàn)證瞬變電磁法探測(cè)結(jié)果的可靠性。最后,采用事故樹分析法,通過求解最小割集和結(jié)構(gòu)重要度等方式,探討明確了礦區(qū)制約水力壓裂有效影響范圍的主要地質(zhì)條件和因素。
【關(guān)鍵詞】：水力壓裂 瞬變電磁法 含水率 事故樹分析 有效影響范圍
【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
• Abstrcat6-11
• 1 緒論11-19
• 1.1 研究目的和意義11-14
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀14-17
• 1.2.1 水力壓裂國內(nèi)外研究現(xiàn)狀14-16
• 1.2.2 水力壓裂有效影響范圍和瞬變電磁法國內(nèi)外研究現(xiàn)狀16-17
• 1.2.3 制約水力壓裂影響范圍因素的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀17
• 1.3 研究內(nèi)容17-18
• 1.4 創(chuàng)新點(diǎn)18-19
• 2 瞬變電磁技術(shù)19-31
• 2.1 電磁場(chǎng)的基本理論及求解19-21
• 2.1.1 電磁場(chǎng)的邊界條件20-21
• 2.1.2 空間場(chǎng)的求解21
• 2.2 均勻半空間的瞬變電磁場(chǎng)21-23
• 2.2.1 瞬變電磁場(chǎng)的計(jì)算公式21-22
• 2.2.2 計(jì)算視電阻率的定義式22-23
• 2.3 礦井瞬變電磁法原理23-25
• 2.4 瞬變電磁儀器及探測(cè)方法25-28
• 2.5 瞬變電磁法數(shù)據(jù)處理及解釋28-30
• 2.6 本章小結(jié)30-31
• 3 礦井瞬變電磁法的探測(cè)實(shí)驗(yàn)和數(shù)據(jù)分析31-48
• 3.1 新安礦14230工作面實(shí)施方案31-33
• 3.1.1 實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)概況31
• 3.1.2 水力壓裂概況31-33
• 3.2 井下瞬變電磁儀探測(cè)33-34
• 3.2.1 實(shí)驗(yàn)探測(cè)方案33-34
• 3.2.2 儀器布置方式34
• 3.3 探測(cè)數(shù)據(jù)的處理與分析34-38
• 3.3.1 壓裂前視電阻率圖解釋35-36
• 3.3.2 壓裂后視電阻率圖解釋36-38
• 3.4 臨渙礦9134工作面水力壓裂概況38-42
• 3.4.1 實(shí)驗(yàn)區(qū)域概況38-39
• 3.4.2 水力壓力概況39-42
• 3.5 井下瞬變電磁儀探測(cè)（1 號(hào)鉆孔）42-45
• 3.5.1 打鉆、壓裂概況42-43
• 3.5.2 探測(cè)方案43
• 3.5.3 探測(cè)數(shù)據(jù)處理與分析43-45
• 3.6 井下瞬變電磁儀探測(cè)（2 號(hào)鉆孔）45-47
• 3.6.1 鉆孔打鉆、壓裂概況45
• 3.6.2 探測(cè)方案45
• 3.6.3 探測(cè)數(shù)據(jù)處理與分析45-47
• 3.7 本章總結(jié)47-48
• 4 水力壓裂有效影響范圍的驗(yàn)證48-54
• 4.1 煤樣的提取48-49
• 4.2 煤樣含水率的測(cè)定49-51
• 4.2.1 煤樣的制備49-50
• 4.2.2 常用儀器及實(shí)驗(yàn)步驟50-51
• 4.2.3 全自動(dòng)水分測(cè)定儀51
• 4.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析51-53
• 4.4 本章小結(jié)53-54
• 5 高壓水有效影響范圍的制約因素分析54-61
• 5.1 制約因素分析54-56
• 5.1.1 主觀因素分析54-55
• 5.1.2 客觀因素分析55-56
• 5.2 事故樹建立56-57
• 5.3 事故樹定性分析57-59
• 5.3.1 求解最小割集57-58
• 5.3.2 求解結(jié)構(gòu)重要度58-59
• 5.4 事故樹分析法的實(shí)際應(yīng)用59-60
• 5.5 本章小結(jié)60-61
• 6 結(jié)論與展望61-63
• 6.1 主要結(jié)論61-62
• 6.2 論文不足及展望62-63
• 參考文獻(xiàn)63-67
• 作者簡歷67-69
• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集69

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