本文關(guān)鍵詞：低滲透煤層鉆孔瓦斯抽采過程研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：順層鉆孔抽采技術(shù)作為主要的區(qū)域瓦斯治理措施之一,其施工成本低,有效抽采段長,單個鉆孔控制范圍大,單孔抽采量大,但順層鉆孔存在鉆孔破壞程度不一,布置受巷道卸壓影響封孔難度大,長時間封孔效果較差等問題,基于此本文對順層鉆孔瓦斯抽采過程進行了研究�；谫|(zhì)量守恒方程、達西定律和煤巖體幾何方程、平衡方程,并考慮鉆孔周邊煤體的損傷破壞,建立了順層鉆孔預(yù)抽瓦斯耦合模型。利用數(shù)值模擬軟件COMSOL Multiphysics模擬分析了及鉆孔周圍塑性區(qū)的分布。同時為了實現(xiàn)對鉆孔破壞程度的定量表征和系統(tǒng)評價,提出了鉆孔破壞度的概念,并通過理論計算和數(shù)值模擬的方法研究了影響鉆孔破壞度的相關(guān)因素。當(dāng)?shù)貞?yīng)力較小時,小角度鉆孔造成的鉆孔破壞度較低;隨著地應(yīng)力影響增大,鉆孔破壞度增大,存在一個合理的鉆孔角度可以有效降低破壞度;地應(yīng)力較高時,鉆孔最小破壞度方向總是傾向于平行最大地應(yīng)力方向�；魻栃梁彰旱V開采的3#煤層屬于低透氣性高瓦斯煤層,井下順層鉆孔抽采瓦斯效果差。為優(yōu)化順層鉆孔抽采技術(shù),選在3302回采準備工作面進行了合理有效抽采半徑、合理封孔方法試驗。結(jié)果表明:①基于數(shù)值模擬的理論計算法和殘余瓦斯含量法確定的鉆孔有效抽采半徑隨抽采時間變化曲線較為吻合,預(yù)抽期內(nèi)的有效抽采半徑為1.25 m。②主動支護封孔日平均抽采濃度最高32.25%,最低14.69%,普通囊袋式封孔日平均抽采濃度最高10.76%,最低2.93%,聚氨酯封孔日平均抽采濃度最高3.58%,最低0.48%,主動支護封孔效果優(yōu)于其他兩種方法。
【關(guān)鍵詞】：順層鉆孔 耦合模型 抽采半徑 鉆孔破壞度 主動支護封孔
【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11-16
• 1.1 研究背景11-12
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-14
• 1.2.1 鉆孔周邊應(yīng)力場研究現(xiàn)狀12-13
• 1.2.2 鉆孔周邊滲流場研究現(xiàn)狀13-14
• 1.3 主要研究內(nèi)容及技術(shù)路線14-16
• 2 順層鉆孔孔周瓦斯流動規(guī)律及流固耦合模型建立16-28
• 2.1 順層鉆孔孔周瓦斯流動狀態(tài)16-18
• 2.2 順層鉆孔抽采瓦斯流固耦合模型18-24
• 2.2.1 基本假設(shè)18
• 2.2.2 瓦斯?jié)B流場方程18-20
• 2.2.3 煤巖體變形應(yīng)力場方程20-22
• 2.2.4 滲透率演化方程22-23
• 2.2.5 物理模型的建立23-24
• 2.3 順層鉆孔抽采瓦斯流固耦合模型求解的實現(xiàn)24-27
• 2.3.1 COMSOL Multiphysics簡介24-25
• 2.3.2 耦合方程求解25-27
• 2.3.2.1 COMMSOL建模步驟25-26
• 2.3.2.2 煤巖體變形應(yīng)力場設(shè)定26
• 2.3.2.3 瓦斯?jié)B流場設(shè)定26-27
• 2.4 本章小結(jié)27-28
• 3 順層鉆孔流固耦合模型研究28-49
• 3.1 鉆孔周圍應(yīng)力場理論分析28-30
• 3.1.1 塑性區(qū)應(yīng)力及位移29-30
• 3.1.2 彈性區(qū)應(yīng)力及位移30
• 3.2 鉆孔破壞度30-38
• 3.2.1 水平鉆孔破壞度31-32
• 3.2.2 傾斜鉆孔破壞度32-33
• 3.2.3 鉆孔破壞度數(shù)值模擬33-38
• 3.2.3.1 地應(yīng)力場對鉆孔破壞度影響34-35
• 3.2.3.2 孔徑對鉆孔破壞度影響35-36
• 3.2.3.3 鉆孔傾角對鉆孔破壞度的影響36-38
• 3.3 鉆孔周邊滲流場理分析38-47
• 3.3.1 抽采參數(shù)對有效抽采半徑的影響42-44
• 3.3.2 鉆孔有效抽采半徑確定方法及存在問題44-47
• 3.3.2.1 現(xiàn)場測定法及存在問題44-47
• 3.3.2.2 理論計算法及存在問題47
• 3.4 本章小結(jié)47-49
• 4 順層鉆孔有效抽采半徑的確定49-59
• 4.1 試驗區(qū)概況49-50
• 4.2 鉆孔有效抽采半徑考察指標的選取50-53
• 4.3 鉆孔有效抽采半徑的確定53-57
• 4.3.1 考察指標的確定53
• 4.3.2 數(shù)值模擬結(jié)果53-55
• 4.3.3 現(xiàn)場測定結(jié)果55-56
• 4.3.4 鉆孔有效抽采半徑的確定56-57
• 4.4 本章小結(jié)57-59
• 5 順層鉆孔封孔深度及封孔方法確定59-67
• 5.1 現(xiàn)場試驗概述59
• 5.2 封孔深度的確定59-62
• 5.2.1 鉆屑量法封孔深度確定原理60-61
• 5.2.2 現(xiàn)場實施61
• 5.2.3 結(jié)果統(tǒng)計及分析61-62
• 5.3 封孔方法試驗現(xiàn)場施工組織62-64
• 5.3.1 主動支護封孔62-63
• 5.3.2 普通囊袋封孔63-64
• 5.3.3 聚氨酯封孔64
• 5.4 抽采數(shù)據(jù)統(tǒng)計及結(jié)果分析64-66
• 5.4.1 抽采數(shù)據(jù)統(tǒng)計64-65
• 5.4.2 結(jié)果分析65-66
• 5.5 本章小結(jié)66-67
• 6 結(jié)論67-68
• 參考文獻68-73
• 作者簡歷73-74
• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集74

【相似文獻】

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