本文關(guān)鍵詞：含瓦斯煤成型條件優(yōu)化及煤層氣開采物理模擬試驗(yàn)研究

  更多相關(guān)文章： 煤 煤層氣 力學(xué)特性 滲透特性 成型條件優(yōu)化 抽采

【摘要】：我國(guó)是一個(gè)煤層氣資源十分豐富的國(guó)家,其大規(guī)模的開發(fā)利用對(duì)于礦井瓦斯災(zāi)害治理、能源綜合利用、環(huán)境污染防治以及改善能源結(jié)構(gòu)等都有著重要的意義。研究煤層氣抽采過程中煤儲(chǔ)層參數(shù)的動(dòng)態(tài)演化規(guī)律以及煤層內(nèi)瓦斯運(yùn)移規(guī)律,可為煤層氣開采機(jī)理提供理論支撐,對(duì)提高煤層氣產(chǎn)量具有重要意義。但我國(guó)煤儲(chǔ)層及煤層氣資源賦存條件復(fù)雜,煤體質(zhì)地疏松,其層理和節(jié)理十分發(fā)育,很難制成滿足試驗(yàn)要求的原煤試件,因此,優(yōu)化型煤的成型條件以較好地代替原煤完成相應(yīng)的試驗(yàn)研究尤為重要。本文以重慶松藻煤礦K3煤層煤樣為研究對(duì)象,利用自主研發(fā)的含瓦斯煤熱流固耦合三軸伺服實(shí)驗(yàn)裝置,進(jìn)行了不同粒徑配比、不同石膏粉含量、不同恒壓時(shí)間和壓力條件下含瓦斯煤的力學(xué)與滲透特性試驗(yàn)研究,在對(duì)試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比分析和優(yōu)選的基礎(chǔ)上,利用重慶大學(xué)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),將其用于煤層氣抽采物理模擬試驗(yàn)中以進(jìn)一步研究不同滲透特性煤層瓦斯抽采過程中儲(chǔ)層參數(shù)動(dòng)態(tài)變化和瓦斯運(yùn)移規(guī)律。取得的主要研究成果如下:1)隨著煤樣中細(xì)顆粒的比重增加,煤樣的主應(yīng)力差較為接近,滲透率則明顯降低;隨著煤樣中顆粒的最大粒徑增大,煤樣的主應(yīng)力差越大,滲透率則先減小后略有增加。綜合考慮力學(xué)與滲透特性、煤樣制作的難易程度等,依據(jù)最大密度曲線理論,最大顆粒粒徑為40目為最優(yōu)配比,即B2=40~60:60~80:80~100:100:石膏粉=23:12:6:52:7(將煤樣中的煤粉和石膏粉總體積看作100份)。2)隨著石膏粉含量的增加,固定碳呈線性減少,灰分和揮發(fā)分呈線性增加;煤樣的主應(yīng)力差逐漸增大,滲透率則逐漸減小,但減小的幅度和速率變小。綜合工業(yè)分析特性和力學(xué)與滲透特性,選擇石膏粉含量為6%,進(jìn)行下一步的研究。3)隨著恒壓時(shí)間的增加,煤樣主應(yīng)力差增大,滲透率受影響程度小。成型壓力增大,煤樣的主應(yīng)力差明顯增大,滲透率逐漸降低,但降低的幅度和速率減小。結(jié)合實(shí)驗(yàn)設(shè)備工作參數(shù),最終得到適用于煤層氣抽采物理模擬試驗(yàn)煤層成型條件為:煤樣粒徑配比B2,石膏粉含量6%,恒壓時(shí)間60min,成型壓力7.5MPa。4)成型條件優(yōu)化后,滲透特性大大減弱,儲(chǔ)層內(nèi)不同位置氣體壓力降明顯變緩。沿著抽采孔軸線方向和徑向方向,不同位置氣體壓力表現(xiàn)出更加明顯的差異性。在開采初期,高滲透性煤儲(chǔ)層內(nèi)各位置處煤層氣均向抽采孔運(yùn)移,而低滲透特性煤層各位置氣體壓力基本不受到煤層氣開采的影響,氣體壓力降整體延遲。溫度下降量和下降速率明顯減小,各方向變形的增加速率和同一時(shí)刻變形量大大降低。5)抽采孔位置首先出現(xiàn)有效抽采區(qū)域,在斷面上呈圓形,層面和縱面上的有效區(qū)域?yàn)殛P(guān)于鉆孔對(duì)稱的漏斗形,可以推斷,有效抽采區(qū)域以抽采孔為軸呈圓錐面層層向煤層深部演化。隨著抽采時(shí)間的增長(zhǎng),有效抽采區(qū)域都增大,但低滲透性煤儲(chǔ)層增大速率遠(yuǎn)遠(yuǎn)緩于高滲透性煤儲(chǔ)層。
【關(guān)鍵詞】：煤 煤層氣 力學(xué)特性 滲透特性 成型條件優(yōu)化 抽采
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TD712.6

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前2條

1 呂閏生;彭蘇萍;徐延勇;;含瓦斯煤體滲透率與煤體結(jié)構(gòu)關(guān)系的實(shí)驗(yàn)[J];重慶大學(xué)學(xué)報(bào);2012年07期

2 劉延保;曹樹剛;李勇;王軍;郭平;徐健;白燕杰;;煤體吸附瓦斯膨脹變形效應(yīng)的試驗(yàn)研究[J];巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào);2010年12期

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本文編號(hào)：743358