本文關鍵詞：高瓦斯低透煤層水力壓裂石門揭煤技術與應用

  更多相關文章： 煤與瓦斯突出 數(shù)值模擬 水力壓裂 卸壓增透 石門揭煤

【摘要】：煤與瓦斯突出是煤礦井下作業(yè)中一種極其復雜的動力現(xiàn)象,然而在石門揭穿突出煤層的過程中,發(fā)生煤與瓦斯突出往往是突出類型強度與危害性最大的一種。由于其強度大、頻率高、危害性大的特性,所以在我國近幾十起特大型突出事故中,石門揭煤發(fā)生的突出就占了約80%。針對這一問題,國內(nèi)外很多專家學者提出了很多突出理論與解決措施,不同的解決措施存在著不同的問題,例如存在方法施工工藝復雜,石門揭煤的周期過長或者準備巷道掘進時間過長并且效果不明顯的問題,所以本文將深入探究水力壓裂在突出煤層石門揭煤過程中的應用效果。 本文針對新宏煤礦水力壓裂卸壓增透石門揭煤技術的研究,采用理論分析、數(shù)值模擬和現(xiàn)場試驗相結合的方法進行深入探究,通過對石門揭煤發(fā)生突出的條件進行分析,對比工作面與石門揭煤區(qū)域的應力狀態(tài)的不同,根據(jù)防治突出的基本原則,利用水力壓裂技術進行快速消突安全揭石門。應用RFPA2D模擬軟件對鉆孔水力壓裂過程進行分析,通過分析水力壓裂的煤層起裂壓力,壓裂孔的影響半徑,壓裂時煤體的應力變化以及壓裂后煤體內(nèi)部裂隙的發(fā)展情況。根據(jù)模擬結果以及以往經(jīng)驗初步選取較為合理的參數(shù),根據(jù)選取的參數(shù)在揭煤點進行水力壓裂實驗,并對壓裂效果進行考察,在防突措施得到保證的情況下,進行安全快速的揭煤。對壓裂工藝流程以及安全措施進行了詳細的設計,設計了不同的考察方案。結果表明通過水力壓裂措施能提高B1煤層的透氣性系數(shù)、煤層內(nèi)部裂隙明顯擴大、并且大大提高了瓦斯抽采率達到了降低煤層突出危險性的目的。通過水力壓裂技術在高瓦斯低透氣性單一煤層石門揭煤的過程中體現(xiàn)出高效快速等優(yōu)越性。對于促進礦區(qū)的高效生產(chǎn),安全發(fā)展,提高工人的工作環(huán)境,起到了積極的作用。
【關鍵詞】：煤與瓦斯突出 數(shù)值模擬 水力壓裂 卸壓增透 石門揭煤
【學位授予單位】：安徽理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TD713
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-14
• 1 緒論14-26
• 1.1 研究的背景及意義14-15
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀15-22
• 1.2.1 煤與瓦斯突出研究現(xiàn)狀15-17
• 1.2.2 當前煤層增透技術研究17-20
• 1.2.3 水力壓裂研究現(xiàn)狀20-22
• 1.3 研究內(nèi)容、思路及方法22-23
• 1.3.1 研究內(nèi)容22-23
• 1.4 主要研究內(nèi)容和技術路線23-26
• 1.4.1 研究內(nèi)容23-24
• 1.4.2 技術路線24-26
• 2 水力壓裂石門揭煤理論研究26-40
• 2.1 石門揭煤煤與瓦斯突出發(fā)生的條件分析26
• 2.2 石門揭煤前揭煤區(qū)域應力狀態(tài)分析26-28
• 2.3 水力壓裂增透的作用機理28-37
• 2.3.1 大直徑鉆孔卸壓增透作用機理28-31
• 2.3.2 鉆孔圍巖任意點處的應力狀態(tài)31-33
• 2.3.3 外力作用下煤層裂縫的產(chǎn)生與延伸33-35
• 2.3.4 穿層鉆孔起裂注水壓力與起裂位置的確定35-37
• 2.4 石門揭煤區(qū)域水力壓裂技術的可行性分析37
• 2.5 本章總結37-40
• 3 基于RFPA的水力壓裂數(shù)模擬40-52
• 3.1 數(shù)學模型的建立41-44
• 3.1.1 計算模型41-42
• 3.1.2 數(shù)值模擬方案42
• 3.1.3 數(shù)值計算方案42-44
• 3.2 水力壓裂煤層增透數(shù)值分析44-50
• 3.2.1 不同的埋深煤層下的起裂壓力模擬實驗44-47
• 3.2.2 不同的埋深煤層下的卸壓范圍模擬實驗47-48
• 3.2.3 不同的埋深煤層下的滲透系數(shù)模擬實驗48-50
• 3.3 本章小結50-52
• 4 水力壓裂增透工藝52-70
• 4.1 礦井概況52-53
• 4.1.1 井田地理位置52
• 4.1.2 井田特征52-53
• 4.2 試驗區(qū)域概況53-54
• 4.2.1 煤層及頂?shù)椎装逑锔艣r53
• 4.2.2 煤層賦存特性53
• 4.2.3 水力壓裂石門揭煤防突措施53-54
• 4.3 B1煤層底板巷注漿加固54-55
• 4.4 水力壓裂設備選型及工藝流程55-61
• 4.4.1 水力壓裂設備選型55-58
• 4.4.2 壓裂壓力58-59
• 4.4.3 壓裂時間控制59-60
• 4.4.4 水力壓裂工藝流程60-61
• 4.5 現(xiàn)場水力壓裂實驗61-68
• 4.5.1 水力壓裂孔的布置61-62
• 4.5.2 水力壓裂孔封孔工藝62-63
• 4.5.3 水力壓裂的實施過程63-66
• 4.5.4 水力壓裂過程中出現(xiàn)的問題及原因分析66-67
• 4.5.5 水力壓裂過程中的安全技術措施67-68
• 4.6 本章小結68-70
• 5 水力壓裂試驗效果分析及安全揭煤70-84
• 5.1 水力壓裂過程中瓦斯涌出量考察70-71
• 5.2 壓裂前后鉆孔瓦斯抽采量的考察71-76
• 5.2.1 壓裂前鉆孔瓦斯抽采量的考察71-74
• 5.2.2 壓裂后鉆孔瓦斯抽采量的考察74-76
• 5.2.3 壓裂前后抽采效果對比分析76
• 5.3 B1煤層原始基礎參數(shù)的測定76-79
• 5.4 壓裂后煤層基本參數(shù)變化79-80
• 5.5 采取安全防突措施揭開煤層80-81
• 5.5.1 震動放炮防突措施80
• 5.5.2 過煤門過程中防突措施80-81
• 5.6 揭開煤層整體安全防護措施81
• 5.7 本章小結81-84
• 6 結論與展望84-86
• 6.1 結論84-85
• 6.2 展望85-86
• 參考文獻86-89
• 致謝89

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 蔣惺耀,王允誠,孟慕堯,朱過才;水力壓裂機理研究[J];成都地質(zhì)學院學報;1983年01期

2 華福明;煤與瓦斯突出的防治(三)[J];礦業(yè)安全與環(huán)保;2002年02期

3 劉萬倫;水力沖刷防突技術在突出煤層掘進工作面的應用[J];礦業(yè)安全與環(huán)保;2004年04期

4 呂有廠;;水力壓裂技術在高瓦斯低透氣性礦井中的應用[J];重慶大學學報;2010年07期

5 袁星旭;鐘定云;董國福;;水力壓裂增透技術在K_1煤層掘進條帶中的應用[J];礦業(yè)安全與環(huán)保;2012年S1期

6 林柏泉;李子文;翟成;比強;溫永宇;;高壓脈動水力壓裂卸壓增透技術及應用[J];采礦與安全工程學報;2011年03期

7 蔣承林,俞啟香;煤與瓦斯突出機理的球殼失穩(wěn)假說[J];煤礦安全;1995年02期

8 王兆豐,李志強;水力擠出措施消突機理研究[J];煤礦安全;2004年12期

9 王國鴻;徐贊;;水力壓裂技術提高低透氣性煤層瓦斯抽放量淺析[J];煤礦安全;2010年08期

10 王永祥;杜衛(wèi)新;;煤與瓦斯突出機理研究進展[J];煤炭技術;2008年08期

，

本文編號：770219