检索结果-南通市图书馆

Fluid Dynamics & Materials Processing 2021年第4期17卷 697-710页

作者： quanbin ba Yanbao Liu Zhigang Zhang Wei Xiong Kai Shen State key Laboratory of Gas Disaster Monitoring and Emergency Technology Chongqing400037China CCTEG Chongqing Research Institute Chongqing400037China

The characteristics of the flow field associated with a multi-hole combined external rotary bit have been studied by means of numerical simulation in the framework of an RNG k-εturbulence model,and compared with the results of dedicated rock breaking drilling *** numerical results show that the nozzle velocity and dynamic pressure of the nozzle decrease with an increase in the jet distance,and the axial velocity of the nozzle decays regularly with an increase in the dimensionless jet ***,the axial velocity related to the nozzle with inclination angle 20°and 30°can produce a higher hole depth,while the radial velocity of the nozzle with 60°inclination can enlarge the hole *** outcomes of the CFD simulations are consistent with the actual dynamic rock breaking and pore forming process,which lends credence to the present results and indicates that they could be used as a reference for the future optimization of systems based on the multi-hole combined external rotary bit technology.

关键词： External rotation nozzle RNG k-εturbulence model flow field characteristics rock breaking and hole forming process analysis

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含水煤岩层下向钻孔多孔并联自动抽排水技术

煤炭科学技术 2021年第12期49卷 180-185页

作者：巴全斌瓦斯灾害监控与应急技术国家重点实验室重庆400037 中煤科工集团重庆研究院有限公司重庆400037

含水煤岩层的下向瓦斯抽采钻孔中一般会积存大量的水,造成钻孔堵塞和有效气流断面减小,影响煤层瓦斯运移产出和钻孔孔壁的稳定性,严重制约了瓦斯抽采效果。为解决含水煤岩层下向瓦斯抽采钻孔的积水问题,采用多孔并联自动抽排水工艺,开... 详细信息

含水煤岩层的下向瓦斯抽采钻孔中一般会积存大量的水,造成钻孔堵塞和有效气流断面减小,影响煤层瓦斯运移产出和钻孔孔壁的稳定性,严重制约了瓦斯抽采效果。为解决含水煤岩层下向瓦斯抽采钻孔的积水问题,采用多孔并联自动抽排水工艺,开发了下向抽采钻孔自动抽排水系统,设计了多孔并联的排水管路布置方式,通过将排水管路下入钻孔内,并利用集排水管路实现多个下向抽采钻孔排水管路并联,在矿用隔爆兼本安型可编程控制箱控制矿用电动阀和矿用排水泵协调工作下,实现多个下向抽采钻孔自动循环排水操作,该技术克服了压风排水对钻孔稳定性影响和煤渣堵塞抽采管路的弊端,并且不影响抽采钻孔的正常瓦斯抽采,实现了集约化、高效化排水的目的,提升了煤矿井下钻孔排水的自动化程度。结果表明:通过在山西霍尔辛赫煤矿煤矿3307工作面开切眼开展多孔并联自动抽排水技术应用,试验下向抽采钻孔共5个,钻孔倾角3°~15°,钻孔深度75~100 m,排水管路和集排水管路采用直径25 mm和50 mm矿用聚氯乙烯管,系统设定单孔自动排水时间2 min。考察试验钻孔单孔瓦斯抽采体积分数由原来的5%~13.8%提高至23.3%~53.6%,提高了2.19~3.87倍;单孔瓦斯抽采纯量提高至0.0289~0.0524 m^(3)/min,提高了1.68~2.94倍,显著提高钻孔瓦斯抽采效果,有效解决了含水煤岩层下向瓦斯抽采钻孔积水问题,确保了钻孔瓦斯抽采通道的畅通。

关键词：含水煤岩层下向钻孔钻孔积水多孔并联抽采效果

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瓦斯抽采钻孔解堵修复装备的研制与应用

矿业安全与环保 2021年第6期48卷 72-76页

作者：巴全斌瓦斯灾害监控与应急技术国家重点实验室重庆400037 中煤科工集团重庆研究院有限公司重庆400037

煤层瓦斯抽采是解决煤矿瓦斯灾害的主要技术措施,而失稳坍塌和煤渣积聚造成的钻孔堵塞失效严重影响瓦斯抽采效果。为了解决上述问题,利用高压水射流在破孔透孔和疏通排渣方面的技术优势,研制了轻型气动水力化解堵修复装备,确定了该系统... 详细信息

煤层瓦斯抽采是解决煤矿瓦斯灾害的主要技术措施,而失稳坍塌和煤渣积聚造成的钻孔堵塞失效严重影响瓦斯抽采效果。为了解决上述问题,利用高压水射流在破孔透孔和疏通排渣方面的技术优势,研制了轻型气动水力化解堵修复装备,确定了该系统装备的水力参数,包括系统阻力损失、水力破煤岩参数和钻孔修复喷头结构参数,实现了对钻孔堵塞段的疏通解堵,形成了经济、高效的瓦斯抽采钻孔修复技术工艺。在石壕煤矿南五区3#瓦斯巷应用结果表明,试验穿层钻孔23个,修复后效果显著的钻孔达91.3%,修复完成后45 d内单孔平均抽采瓦斯浓度和纯流量由36%和0.0035 m^(3)/min提升至60%和0.0082 m^(3)/min,分别提高了67%和134%,解堵修复效果较好,有效提高了瓦斯抽采钻孔的利用率和抽采效率。

关键词：瓦斯抽采钻孔堵塞解堵修复装备水力参数阻力损失抽采效果

降阻剂对多孔旋转喷头流场特性的影响模拟分析

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煤矿安全 2021年第5期52卷 170-174页

作者：巴全斌瓦斯灾害监控与应急技术国家重点实验室重庆400037 中煤科工集团重庆研究院有限公司重庆400037

采用RNG k-ε湍流模型和有限体积法对添加DR-12型乳液聚合物降阻剂的连续相混合介质进行数值模拟,分析了降阻剂对多孔旋转射流喷头流场特性的影响规律,得到了喷头各喷嘴射流形态和压力场、速度场的变化情况。结果表明:添加降阻剂可以有... 详细信息

采用RNG k-ε湍流模型和有限体积法对添加DR-12型乳液聚合物降阻剂的连续相混合介质进行数值模拟,分析了降阻剂对多孔旋转射流喷头流场特性的影响规律,得到了喷头各喷嘴射流形态和压力场、速度场的变化情况。结果表明:添加降阻剂可以有效提高射流的密集性、作用喷距和喷头内部静压力值,而对动压力和射流速度影响有限;在入口压力50 MPa时,喷头各喷嘴静压力提高了2.67~5.36倍,而动压力和射流速度仅提高了1.04~1.06倍和1.02~104倍;随着入口压力变化,喷头各喷嘴平均静压提高了3.25~3.76倍,降阻效果更为明显,进而验证了添加降阻剂可以有效降低多孔旋转喷头的压力损耗。

关键词：水力增透降阻剂多孔旋转喷头流场特性数值模拟

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大倾角碎软低渗煤层封孔提浓成套技术

煤矿安全 2020年第11期51卷 61-65页

作者：黄学满巴全斌重庆工程职业技术学院资源与安全工程学院重庆402260 瓦斯灾害监控与应急技术国家重点实验室重庆400037 中煤科工集团重庆研究院有限公司重庆400037

新疆艾维尔沟矿区大倾角碎软低渗煤层存在预抽瓦斯浓度低且衰减快问题,抽采效果不理想。为解决该技术难题,基于围岩应力和裂隙带分布特征确定合理封孔参数,根据管流流体力学理论,研发了抽采钻孔封孔参数检测装备,实现了封孔深度、密封... 详细信息

新疆艾维尔沟矿区大倾角碎软低渗煤层存在预抽瓦斯浓度低且衰减快问题,抽采效果不理想。为解决该技术难题,基于围岩应力和裂隙带分布特征确定合理封孔参数,根据管流流体力学理论,研发了抽采钻孔封孔参数检测装备,实现了封孔深度、密封效果等参数的检测检验;提出了径向膨胀主动承压注浆封孔工艺,设计研制新型浆体膨胀封孔材料及工艺装备,形成了适合新疆地区大倾角多煤组赋存条件的高效封孔提浓成套技术装备。结果表明:通过在新疆焦煤二一三〇煤矿应用试验,经检测抽采钻孔封孔深度应超过12 m,试验钻孔封孔注浆压力达到1.5 MPa,单孔瓦斯抽采浓度提高比例在96%以上,抽采效果大幅改善。

关键词：大倾角煤层碎软低渗封孔提浓瓦斯抽采抽采效果

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煤矿井下水力增透降阻剂优选研究

矿业安全与环保 2020年第4期47卷 34-38页

作者：熊伟彭明辉巴全斌中煤科工集团重庆研究院有限公司重庆400037 瓦斯灾害监控与应急技术国家重点实验室重庆400037

针对在煤矿井下实施水力化增透措施过程中,由于液体流动管道直径小、流速大、输送距离长等原因造成的阻力损失过大,导致作业点压力不够的问题,通过实验对比分析了胍尔胶、UG-3、DR-12和EM30等4种常用降阻剂的热稳定性、降阻性、剪切稳... 详细信息

针对在煤矿井下实施水力化增透措施过程中,由于液体流动管道直径小、流速大、输送距离长等原因造成的阻力损失过大,导致作业点压力不够的问题,通过实验对比分析了胍尔胶、UG-3、DR-12和EM30等4种常用降阻剂的热稳定性、降阻性、剪切稳定性等主要性能参数,优选出乳液聚合物DR-12降阻剂最适用于煤矿井下水力增透措施。研究了不同质量分数条件下DR-12降阻剂的降阻率随管径及流速的变化特征,得到不同工况条件下DR-12降阻剂的最佳使用比例及确定方法。现场应用结果表明,使用DR-12降阻剂进行割缝增透的钻孔的抽采瓦斯纯流量是普通钻孔的5.3倍,与清水割缝钻孔的抽采瓦斯纯流量相比提高了19.1%。

关键词：煤层透气性瓦斯抽采水力增透降阻剂降阻率出煤量瓦斯纯流量

水力喷射外旋式钻进喷头关键参数及成孔效果试验研究

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中国矿业大学学报 2021年第6期50卷 1087-1095页

作者：巴全斌刘延保何立鹏申凯熊伟赵旭生中煤科工集团重庆研究院有限公司重庆400037 瓦斯灾害监控与应急技术国家重点实验室重庆400037 重庆大学煤矿灾害动力学与控制国家重点实验室重庆400044

煤矿井下小曲率径向钻孔是一种新型瓦斯抽采水力化增产技术,是实现精准智能化高效抽采的重要途径之一,其中射流喷头的结构和成孔效果是该技术的关键和难点.为了满足高效钻进和成孔规则的要求,文章系统分析了外旋式喷头的结构参数、水力... 详细信息

煤矿井下小曲率径向钻孔是一种新型瓦斯抽采水力化增产技术,是实现精准智能化高效抽采的重要途径之一,其中射流喷头的结构和成孔效果是该技术的关键和难点.为了满足高效钻进和成孔规则的要求,文章系统分析了外旋式喷头的结构参数、水力参数和射流参数对破岩成孔效果的影响规律.通过破岩钻进试验,获得了外旋式射流喷头喷嘴数量、喷嘴偏转角、射流压力和射流喷距等关键参数对破岩成孔效果的影响规律;得到了喷嘴不同张角的破岩特性,即随着喷嘴张角增大破岩孔深逐渐减小,孔径逐渐增大,其中喷嘴张角为30°时破岩体积最大;基于外旋式射流的旋转特性,设计了多喷嘴移轴倾斜圆周型布置方式,确定出最优空间布置参数为正向喷嘴数为3个,喷嘴张角分别为20°,30°和50°,喷嘴间距分别为2和5 mm.同时,开展了多种岩性的钻进试验,钻孔断面均呈规则圆形,成孔直径砂岩为24 mm、型煤为40 mm,分别为喷头外径的1.5倍和2.5倍,为煤矿井下小曲率钻进技术的突破提供了技术支撑.

关键词：瓦斯抽采小曲率径向钻孔外旋式喷头结构参数高效抽采成孔效果

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煤矿瓦斯抽采钻孔修护技术研究进展

矿业安全与环保 2020年第6期47卷 102-106页

作者：申凯刘延保巴全斌张磊熊伟瓦斯灾害监控与应急技术国家重点实验室重庆400037 中煤科工集团重庆研究院有限公司重庆400037 西安科技大学陕西西安710054

瓦斯抽采钻孔易失稳堵塞,造成钻孔有效抽采时间缩短、抽采效果断崖式衰减,已成为制约加快推进煤矿区煤层气开发规模提升的瓶颈之一。在分析瓦斯抽采钻孔失稳机理的基础上,从钻孔护孔和堵塞疏通两方面,系统评述了“注浆加固技术”“筛管... 详细信息

瓦斯抽采钻孔易失稳堵塞,造成钻孔有效抽采时间缩短、抽采效果断崖式衰减,已成为制约加快推进煤矿区煤层气开发规模提升的瓶颈之一。在分析瓦斯抽采钻孔失稳机理的基础上,从钻孔护孔和堵塞疏通两方面,系统评述了“注浆加固技术”“筛管护孔技术”“机械式疏通技术”和“水射流疏通技术”这4种煤矿井下常用的抽采钻孔修护技术,分析了各自的适用条件与优缺点。对瓦斯抽采钻孔修护技术的发展方向进行了探讨,认为钻孔修护评价体系、随钻护孔及堵塞钻孔疏通—护孔一体化技术装备是钻孔修护技术的未来发展趋势。

关键词：瓦斯抽采钻孔失稳机理钻孔修护技术发展方向

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瓦斯抽采钻孔水射流协同修护技术研究与应用

矿业安全与环保 2020年第2期47卷 56-60页

作者：刘延保巴全斌申凯靳妮倩君瓦斯灾害监控与应急技术国家重点实验室重庆400037 中煤科工集团重庆研究院有限公司重庆400037

瓦斯抽采钻孔普遍存在因变形、煤渣积聚及塌孔等导致钻孔堵塞和抽采效果差的问题。通过分析钻孔塌堵失稳机制,得出煤岩体性质、地质构造及多应力耦合条件是造成钻孔失稳的主要因素,进而推断相应堵孔段情形。利用高压水射流解堵作用,提... 详细信息

瓦斯抽采钻孔普遍存在因变形、煤渣积聚及塌孔等导致钻孔堵塞和抽采效果差的问题。通过分析钻孔塌堵失稳机制,得出煤岩体性质、地质构造及多应力耦合条件是造成钻孔失稳的主要因素,进而推断相应堵孔段情形。利用高压水射流解堵作用,提出了水射流疏通-筛管护孔协同修护技术,并研制出轻型气动钻孔修复装备。应用结果表明,该协同修护技术能有效解决瓦斯抽采钻孔塌堵后无法有效抽采的技术难题,试验钻孔修护深度达到50 m,修护完成后单孔抽采瓦斯浓度和瓦斯纯流量比修复前提高0.57~3.67倍和0.99~5.15倍,抽采效果大幅改善,实现了塌堵钻孔的快速便捷修复进而确保了瓦斯流动通道的畅通。

关键词：抽采钻孔塌堵孔水射流钻孔修复协同修护抽采效果

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瓦斯抽采钻孔漏气通道检测装置研制及应用

工矿自动化 2021年第1期47卷 9-14页

作者：巴全斌瓦斯灾害监控与应急技术国家重点实验室重庆400037 中煤科工集团重庆研究院有限公司重庆400037

瓦斯抽采钻孔孔周裂隙和封孔段空隙通道是造成钻孔漏气失效的主要原因。为有效检测钻孔漏气通道,基于管流流体力学理论和漏气检测判别方法,研制了瓦斯抽采钻孔漏气通道检测装置。通过检测不同钻孔深度气样参数并分析其分布规律和突变情... 详细信息

瓦斯抽采钻孔孔周裂隙和封孔段空隙通道是造成钻孔漏气失效的主要原因。为有效检测钻孔漏气通道,基于管流流体力学理论和漏气检测判别方法,研制了瓦斯抽采钻孔漏气通道检测装置。通过检测不同钻孔深度气样参数并分析其分布规律和突变情况,确定抽采钻孔失效原因和漏气通道位置;检测装置采用高稳压阻式压力传感器、激光甲烷传感器和荧光氧气传感器实现抽采负压、瓦斯浓度和氧气浓度检测,并采用1.5 m/节快接式25 mm薄壁不锈钢管作为取气管件,钻孔检测深度达30 m。现场应用结果表明,抽采管段检测参数变化稳定,说明抽采管未发生破损或接口漏气等,抽采管密封效果较好;在封孔段,距孔口9~18 m范围内存在多处不同程度的突变点,最大漏气通道在距孔口9~12 m范围内,说明原封孔深度不足,原封孔工艺无法有效密封漏气通道。将封孔深度增加至12 m,并采用“两堵一注”带压注浆封孔工艺,进行对比试验,结果表明,改进后试验钻孔整体抽采效果大幅改善,孔口瓦斯体积分数提升至55%以上,在距孔口12 m以深范围内瓦斯体积分数变化稳定,氧气体积分数近乎为0,漏气通道减少。试验结果验证了瓦斯抽采钻孔漏气通道检测装置能够有效检测漏气通道,为有针对性地调整封孔方式和相关参数及后续改进工作提供依据。

关键词：瓦斯抽采钻孔漏气通道检测钻孔失效原因封孔工艺