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地面定向钻孔瓦斯抽采技术研究-矿业工程专业论文
万方数据 万方数据 独创性声明 本人郑重声明: 所呈交的学位论文,是本人在导师的指导下,独立进行研 究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外,本论文不含任何其他个人 或集体已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得河北工程大学或其他教 育机构的学位或证书而使用过的材料。对本文的研究做出重要贡献的个人和集 体,均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。本人完全意识到本声明的法律 结果由本人承担。 学位论文作者签名: 签字日期: 年 月 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解 河北工程大学 有关保留、使用学位论文的规 定。特授权 河北工程大学 可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库 进行检索,并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同 意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子文档。 (必威体育官网网址的学位论文在解密后适用本授权说明) 学位论文作者签名: 签字日期: 年 月 日 导师签名: 签字日期: 年 月 日 摘 摘 要 摘 要 在更加注重大气污染治理的今天,又面对日趋紧张的不可再生能源消费形 势,煤矿的安全形势也依然严峻,充分的抽采煤层瓦斯不失为一个解决问题的有 效之策,既可以抽采大量瓦斯得以利用,又能降低煤层瓦斯压力或含量以解决开 采过程中的瓦斯超限和煤与瓦斯突出问题。能够更大面积地降低煤层瓦斯压力的 瓦斯抽采方法将会比传统的方法对煤矿安全开采起到更有效的作用,地面定向钻 孔抽采瓦斯技术就是一个值得研究的瓦斯抽采方法。 本文首先分析研究了瓦斯的赋存状态和瓦斯的解吸附特性等赋存规律,然后 从煤层瓦斯压力、含量和渗透性能等瓦斯流动影响因素延伸到了煤层瓦斯渗流理 论。把煤层视为一种理想的均匀分布的虚拟连续介质,在达西定律的基础上,认 为瓦斯在钻孔周围的流场中的径向流动是线性渗流运动,根据瓦斯流动的几个相 关方程建立了煤层瓦斯运移控制方程。阐述了地面定向钻孔关键环节的钻进技 术,钻进过程中的造斜控制技术以及分支孔的侧钻施工工艺。在理论分析推导出 的数学模型和钻孔几何模型的基础上,整个架构引入计算机技术,采用数值模拟 软件对三种钻孔类型抽采方法进行抽采效果模拟。模拟结果表明,单孔顺层钻孔 和没有进行压裂的垂直钻孔抽采范围都不及多分支水平孔的抽采范围。在对多分 支水平孔的抽采效果模拟中,设置了抽采时间、抽采孔径和抽采负压等三种因素 对比其多种工况下对抽采半径的影响。在煤层中分布的群孔的抽采能力内,抽采 时间越长钻孔抽采影响半径越大,抽采时间与瓦斯抽采影响半径呈正相关关系。 抽采孔径是与抽采影响范围呈正比例关系,在煤层与钻进设备允许的情况下,尽 可能要采用大孔径钻孔抽采瓦斯。抽采负压有一个最合理的值,在这个值以下, 抽采影响半径随抽采负压的增大而增大,尽最大可能发挥抽采设备的性能以最合 理的抽采负压抽采瓦斯。 关键词:煤层原始瓦斯压力;定向钻孔;钻孔抽采瓦斯;数值模拟 I Ab Abstract Abstract Today people pay more attention to air pollution control, and in the face of non-renewable energy consumption in an increasingly tense situation, the safety situation of coal mine is still grim, it is an effective way to solve the problem to pull out enough coal seam gas. Can not only draw a large amount of gas to use, but also to reduce the gas pressure or content to solve the problem of gas overrun and coal and gas outburst in the process of mining. The gas drainage method that larger to reduce coal seam gas pressure than the traditional method for mine safety production play a more effective role, the technology of the surface directional drilling is a worth studying of gas extraction method. This paper first analyzed the occurrence state of th
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