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低透气性煤层水力冲孔数值模拟与应用

基于瓦斯煤体变形及瓦斯渗流理论,建立应力-渗流耦合模型,通过COMSOL软件进行模拟,得出水力冲孔作用  (本文共3页) 阅读全文>>

辽宁工程技术大学
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低透气性煤层酸化压裂复合增透技术研究

瓦斯抽采是防治矿井瓦斯灾害的主要措施,煤层渗透率的高低直接决定瓦斯抽采效果优劣。由于我国煤层透气性普遍较差,同时随着煤矿开采深度的逐步加大,开采条件更加复杂,煤储层具有高地应力、高瓦斯、高非均质性、低透气性等特征,且一些储层的孔隙裂隙中被大量的矿物质所堵塞,导致单个瓦斯抽采钻孔的抽采范围小,预抽钻孔工程量大,抽采效率低,常规的瓦斯抽采方法难以发挥作用,增加煤层渗透率已经成为提高煤层瓦斯抽采效率的关键。论文提出了煤层酸化压裂的物-化复合增透新方法,综合运用理论分析、实验测试、数值模拟、工业性试验等方法对煤层酸化压裂增透的机理和增透效果进行了研究。通过扫描电镜测试、压汞测试、XRD、μCT扫描等实验对煤体孔隙结构特征、矿物质成分与含量、矿物质分布特征等进行了测试;煤的孔径和孔体积呈区域性分布,煤的微小孔最发育;方解石、白云石等次生矿物质主要填充在煤体裂隙和较大孔隙内。应用弹性力学、损伤力学、化学动力学等理论揭示了煤层酸化压裂复合增透...  (本文共184页) 本文目录 | 阅读全文>>

河南理工大学
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液态二氧化碳相变致裂穿层钻孔强化预抽瓦斯效果研究

液态二氧化碳相变致裂技术是一种基于物理爆破的煤层增透技术,相对于目前常见的多种水力化措施、炸药深孔预裂爆破等增透措施,该技术具有使用方便、增透效果好、在单一低透松软的复杂煤层条件下适用性好的优点。本文首先阐述了液态二氧化碳相变致裂设备的构成,在地面试验的基础上进行了改进,以期更利于井下使用。在九里山矿16051底板抽采巷进行了穿层钻孔相变致裂增透试验,通过测试考察试验前、后抽采钻孔的流量、浓度等参数,表明液态二氧化碳相变致裂技术具有很好的增透效果:相变致裂试验后,煤层透气性系数提高了43.62倍,单孔平均抽采流量是水力冲孔措施的2~9倍,是未采取增透措施的3.5~16.3倍,并且流量衰减强度减小了66.5%,抽采更具有可持续性。另外,依据渗流理论、质量守恒理论、能量守恒理论及有效应力方程,建立了相变致裂影响半径力学模型,结合数值模拟软件Comsol Multiphysic得到270MPa压力下的相变致裂的影响半径,通过与现场试验...  (本文共104页) 本文目录 | 阅读全文>>

安徽理工大学
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新集二矿A1煤层水力冲孔技术研究

本文针对新集二矿A1煤层低透气性、夹矸层特点,采用理论分析、数值模拟和现场考察相结合的方法,对水力冲孔技术进行研究。对A1煤层进行测算并得到了相关的基础参数;引入了高压水射流破煤的5个主要理论和水力冲孔过程中水射流破煤的3个过程,并对A1煤层的水力冲孔卸压增透机理进行深入分析,结果表明:水力冲孔改变了煤层应力状态,增加了透气性,对夹矸煤层具有卸压增透的作用;借助RFPA数值模拟软件,建立不同的水力冲孔数值模拟模型,根据垂压、孔径、煤体强度、夹矸层厚度等不同的影响因素进行模拟分析,结果表明:不同的影响因素对水力冲孔有不同的影响。以A1煤层水力冲孔试验为研究对象,建立水力冲孔模型进行分析,结果表明其卸压范围为6m左右,并在现场试验中得以考察,两者基本一致。在A1煤层进行的水力冲孔技术试验研究中,说明了水力冲孔的钻孔布置,详细记录了水力冲孔的冲孔过程,考察分析了该措施实施后的效果,结果表明:在实施水力冲孔措施后,原钻孔直径扩大到814...  (本文共87页) 本文目录 | 阅读全文>>

安徽理工大学
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低透气性煤层水力冲孔卸压抽采瓦斯试验研究

随着煤矿开采深度加大,高瓦斯低透气性煤层已普遍存在于各个矿井之中,严重制约着煤炭的安全高效开采。针对低透气性煤层实施有效的增透措施,加大煤层的瓦斯抽采效率是防治煤与瓦斯突出、提高煤炭安全高效开采行之有效的方法。由于水力冲孔措施操作简单,安全可靠,在高瓦斯低透气性煤层开采中得到广泛的应用。本文通过理论分析、数值模拟和现场工业试验对低透气性煤层水力冲孔增透措施进行了分析和研究。在总结现有水力冲孔增透技术的基础上,对水力冲孔水射流动力特性、影响水射流破煤因素、一些常见的煤体破坏准则和水射流破煤机理等方面做了进一步的分析和归纳。同时,利用ANSYS/LS-DYNA有限元软件对水射流破煤过程和水力冲孔前后措施孔周围煤体的应力、应变进行了模拟分析。最后,在丁集煤矿11-2运输大巷对11-2煤层实施了水力冲孔措施,通过对水力冲孔前后瓦斯抽采浓度和瓦斯抽采纯量的观测,进一步验证了水力冲孔的卸压增透效果,为这项技术在该矿的大规模施工提供了科学可靠...  (本文共79页) 本文目录 | 阅读全文>>

中国矿业大学
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近距离煤层水力冲孔多场耦合效应及卸压瓦斯抽采效果评价研究

煤层松软、瓦斯含量高压力大、透气性差和抽采效果不理想,一直是导致我国高突煤矿瓦斯治理难度大、瓦斯事故多发频发的重要问题,这些问题在贵州地区尤为明显。水力冲孔较为广泛地应用于煤层瓦斯卸压增透,但水力化措施在贵州地区争议还比较大,且水力冲孔多场耦合演化规律及卸压抽采效果评价方面,还缺乏深入科学分析研究。基于此,本文以具有松软低透近距离高突煤层条件的贵州盘江矿区松河煤矿为工程背景,对煤体微观物理性质和力学参数进行实验测试分析,建立煤体变形破裂与卸压瓦斯运移耦合模型,模拟研究近距离煤层水力冲孔的多场耦合效应,对松河煤矿现场试验验证水力冲孔多场耦合效应并评价其卸压瓦斯抽采效果。取得主要研究成果如下:(1)实验测试分析了煤体的微观物理特征,将煤体孔隙率与渗透率分别考虑,针对煤体变形及瓦斯压力之间的相互作用,建立了包含固体体积应变项及瓦斯压力项的孔隙率动态演化模型,根据Klinkenberg效应、Kozeny-Carman方程建立了渗透率动态...  (本文共159页) 本文目录 | 阅读全文>>