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松软煤层钻孔周围裂隙发育规律的研究

松软煤层钻孔周围裂隙发育规律的研究

作者：张旭锟华北科技学院

学位级别：硕士

本文使用某矿松软煤层煤粉制备不同含水率的型煤,采用模拟实验、理论分析、数值模拟研究以及现场试验等方法,研究不同含水率单轴应力应变规律、煤层钻孔周边裂隙的分布以及发育规律。制备型煤,进行煤层钻孔的模拟实验,并结合数值模拟实... 详细信息

本文使用某矿松软煤层煤粉制备不同含水率的型煤,采用模拟实验、理论分析、数值模拟研究以及现场试验等方法,研究不同含水率单轴应力应变规律、煤层钻孔周边裂隙的分布以及发育规律。制备型煤,进行煤层钻孔的模拟实验,并结合数值模拟实验,模拟钻孔过程中钻孔周边裂隙的发育情况,分析不同含水率型煤,在钻孔过程中裂隙分布以及发育的规律,最后通过现场瓦斯测压实验,验证合适的封孔方式,有利于提高瓦斯压力测定的准确性,减少瓦斯动力灾害的发生。主要的研究成果如下:(1)根据理论为分析和实验,设计制备型煤模具,在结合前人制备型煤经验的基础上,通过实验室实验,分析实验结果得出制备不同含水率型煤的成型压力、使用的粘结剂以及粒径比,制备完成不同含水率的型煤煤柱。(2)利用YAD-2000型微机电液岩石压力试验系统,对制备好的型煤进行力学实验,得到型煤的力学性质变化规律。(3)对不同含水率型煤进行煤层钻孔的相似模拟实验,并利用RSM-SY5岩土工程仪器,分别对型煤钻孔前后以及注浆后进行声波测试,获得不同含水率型煤裂隙发育情况。(4)基于“注浆-切割”法,研究钻孔周边裂隙观察浆体分布,分析得出裂隙的分布规律。钻孔周边裂隙的长度主要集中在5mm以内。孔周边裂隙的数量随钻孔深入呈现先增加后减少的趋势。(5)通过利用FLAC数值模拟软件,对钻孔过程中的,裂隙发育的过程进行模拟,得到以下结论:利用FLAC数值模拟软件较为准确反应模拟实验中钻孔剖面裂隙分布情况;数值模拟较为准确模拟出钻孔周围煤体裂隙分布的情况;根据数值模拟实验,钻孔周围裂隙随煤体含水率变化,含水率6%煤体钻孔周围裂隙发育情况弱,而含水率12%的煤体裂隙发育情况强。(6)通过对潞安集团常村矿,进行现场测压试验。现场试验表明,采用MWYZ-HIV型主动式煤层瓦斯压力测定仪,可以有效封堵钻孔周边的裂隙,提高封孔质量,测得相对瓦斯压力,保证生产安全,避免人员与财产的损失。

关键词：松软煤层模拟实验数值模拟瓦斯压力测定

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平衡水条件下煤体瓦斯吸附特性的研究及应用

平衡水条件下煤体瓦斯吸附特性的研究及应用

作者：焦彬中国矿业大学

学位级别：硕士

煤储层条件下,煤、瓦斯和水处于共存状态,水为极性分子,会优先吸附于煤分子表面,水的存在对煤体瓦斯吸附过程影响很大。采用干燥煤样进行等温吸附实验与现实情况相去甚远,但是目前采用干燥煤样进行的研究仍有很多,干燥煤样实验的适用性... 详细信息

煤储层条件下,煤、瓦斯和水处于共存状态,水为极性分子,会优先吸附于煤分子表面,水的存在对煤体瓦斯吸附过程影响很大。采用干燥煤样进行等温吸附实验与现实情况相去甚远,但是目前采用干燥煤样进行的研究仍有很多,干燥煤样实验的适用性有待商榷。运用界面物理化学理论,通过对煤、瓦斯和水三相分子之间的相互作用力进行计算分析,揭示煤储层瓦斯吸附的理化作用机理;对平衡水煤样和干燥煤样进行实验对比分析,研究平衡水条件下的煤体瓦斯吸附特性,结合理化作用分析,讨论平衡水煤样与干燥煤样实验的适用性。煤体表面对水分子的总作用力要强于煤体表面对甲烷分子的总作用力;水分子与甲烷分子之间存在竞争吸附,抢占煤体孔隙表面的吸附空位;水的封堵作用也会使得甲烷吸附量的减少,水的存在会对煤体吸附甲烷产生影响。而干燥煤样的含水量与煤储层条件相差很大,由于水分的缺少本应由水分占据的吸附空位将会被甲烷分子占据,从而使得干燥煤样的吸附量偏高。运用不同吸附模型对瓦斯压力进行推算发现,相比于指数函数、对数函数和幂函数吸附模型,朗格缪尔方程推算得到瓦斯瓦斯压力与实测瓦斯压力更为接近。因此采用平衡水煤样进行等温吸附实验,运用朗格缪尔模型对瓦斯压力进行推算具有现实意义。

关键词：分子作用力平衡水煤样等温吸附实验瓦斯压力测定

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爆破影响下测压钻孔密封起始位置的确定

陕西煤炭 2023年第6期42卷 29-34页

作者：聂尧张恒中国煤矿机械装备有限责任公司北京100011 中国矿业大学(北京) 北京100083

测压钻孔密封是煤层瓦斯测压的关键步骤,若钻孔密封段位于巷道围岩松动圈范围内,可能造成测压钻孔密封失效进而导致测压失败。为确定巷道围岩松动圈范围,进而确定封孔起始位置,在考虑损伤变量基础上推导了原岩应力作用下围岩松动圈范围... 详细信息

测压钻孔密封是煤层瓦斯测压的关键步骤,若钻孔密封段位于巷道围岩松动圈范围内,可能造成测压钻孔密封失效进而导致测压失败。为确定巷道围岩松动圈范围,进而确定封孔起始位置,在考虑损伤变量基础上推导了原岩应力作用下围岩松动圈范围计算式。结合巷道掘进爆破作用对围岩松动圈的影响,通过理论推导获得了原岩应力和爆破共同作用下的巷道围岩松动圈范围计算模型,同时根据相关参数进行了算例分析。该研究为煤矿井下测压钻孔密封起始位置的确定及工艺可靠性提供了理论支持。

关键词：瓦斯压力测定围岩松动圈原岩应力爆破封孔起始位置

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相变凝胶材料在测压封孔中的应用效果研究

山东煤炭科技 2023年第7期41卷 143-145页

作者：王首杰刘飞韩俊丰山西煤炭运销集团长治有限公司山西长治046000 中煤科工集团沈阳研究院有限公司煤矿安全技术国家重点实验室辽宁抚顺113122

为了解决煤层测压过程中利用常规水泥砂浆封孔受到煤体应力作用导致测压成功率较低的问题,提出利用新型相变凝胶材料代替水泥砂浆对测压钻孔进行密封,通过试验确定了中能煤矿静压水与凝胶材料的最佳配比为3:100。现场施工测压钻孔测得... 详细信息

为了解决煤层测压过程中利用常规水泥砂浆封孔受到煤体应力作用导致测压成功率较低的问题,提出利用新型相变凝胶材料代替水泥砂浆对测压钻孔进行密封,通过试验确定了中能煤矿静压水与凝胶材料的最佳配比为3:100。现场施工测压钻孔测得中能煤业3号煤二采区瓦斯压力为0.212~0.276 MPa,大于水泥注浆封孔所测定压力值,且测压成功率更高。

关键词：凝胶材料瓦斯压力测定封孔

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解放层开采瓦斯涌出规律研究

煤炭科技 2011年第4期32卷 15-17页

作者：王平徐矿集团贵州能源公司花秋矿业有限责任公司贵州遵义563000

解放层的开采可有效降低被解放层的瓦斯压力和含量,对解放层开采瓦斯涌出规律进行研究,可摸清开采煤层瓦斯赋存情况及涌出特点,为工作面瓦斯抽采系统设计及瓦斯治理措施的制定提供依据。对夹河煤矿-1 010 m采区7煤作为上解放层开采对9... 详细信息

解放层的开采可有效降低被解放层的瓦斯压力和含量,对解放层开采瓦斯涌出规律进行研究,可摸清开采煤层瓦斯赋存情况及涌出特点,为工作面瓦斯抽采系统设计及瓦斯治理措施的制定提供依据。对夹河煤矿-1 010 m采区7煤作为上解放层开采对9煤的解放效果进行了研究,结果表明7煤的开采可有效卸压9煤瓦斯压力,降低9煤瓦斯含量。

关键词：解放层开采瓦斯压力测定瓦斯涌出规律

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CAD穿层钻孔参数设计优化及其应用

山西冶金 2023年第2期46卷 185-187页

作者：宋胜智晋能控股集团挖金湾煤业公司山西大同037003

通过应用CAD软件,以煤矿煤层底版等高线为基础做剖面图,对瓦斯压力测定钻孔进行设计。实践结果表明,使用本文所述方法对穿层钻孔设计,其结果相对实际需求误差较小,远小于传统钻孔设计方法,可满足《防治煤与瓦斯突出细则》要求。

关键词：瓦斯压力测定穿层钻孔参数优化应用效果

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夹河煤矿解放层开采瓦斯涌出规律研究

能源技术与管理 2011年第6期36卷 17-19页

作者：王平徐矿集团贵州能源公司花秋矿业有限责任公司贵州遵义563200

解放层的开采可有效降低被解放层的瓦斯压力和含量,对解放层开采瓦斯涌出规律进行研究,可摸清矿井开采煤层瓦斯赋存情况及涌出特点,为工作面瓦斯抽采系统设计及瓦斯治理措施提供依据。夹河煤矿-1 010 m采区7煤层作为上解放层开采对9煤... 详细信息

解放层的开采可有效降低被解放层的瓦斯压力和含量,对解放层开采瓦斯涌出规律进行研究,可摸清矿井开采煤层瓦斯赋存情况及涌出特点,为工作面瓦斯抽采系统设计及瓦斯治理措施提供依据。夹河煤矿-1 010 m采区7煤层作为上解放层开采对9煤层的解放效果进行了研究和分析,确定了7煤层的开采可有效卸压9煤层瓦斯压力、降低9煤层瓦斯含量。

关键词：解放层开采瓦斯压力测定瓦斯涌出规律

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胶囊测压封孔技术在破碎围岩中的应用

水力采煤与管道运输 2014年第3期 35-36,51页

作者：杨启军薛阙章杨鹏清陈旅义煤河南大有能源股份有限公司技术中心瓦斯研究所河南义马472300 义煤集团新义矿业公司河南新安471821

针对传统的"两堵一注"测压封孔技术在破碎围岩中应用效果差的状况,提出了用胶囊做两封堵段,进行带压注浆封堵围岩裂隙的测压封孔技术。现场试验结果表明,使用该技术测定煤层瓦斯压力准确可靠,具有很高的推广应用价值。

关键词：瓦斯压力测定胶囊封孔技术破碎围岩

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基于降压法的煤层瓦斯抽采半径确定分析

工程技术研究 2019年第14期4卷 216-217页

作者：苏学友赵亮宏甘肃靖远煤电股份有限公司大水头煤矿

大水头煤矿为煤与瓦斯突出矿井,解决瓦斯问题最有效的方法就是预抽煤层瓦斯,瓦斯抽采钻孔的合理布置及抽采时间是预抽煤层瓦斯的关键,将直接影响煤层瓦斯抽采的效果。为避免“串孔”现象的发生,提高瓦斯抽采效率,杜绝抽采盲区,更加合理... 详细信息

大水头煤矿为煤与瓦斯突出矿井,解决瓦斯问题最有效的方法就是预抽煤层瓦斯,瓦斯抽采钻孔的合理布置及抽采时间是预抽煤层瓦斯的关键,将直接影响煤层瓦斯抽采的效果。为避免“串孔”现象的发生,提高瓦斯抽采效率,杜绝抽采盲区,更加合理布置抽采钻孔,应通过降压法测定钻孔有效影响半径,为矿井消突措施提供科学依据。文章论述了采用降压法对瓦斯抽采半径的确定,并对确定瓦斯抽采半径应深入研究的方向进行展望。

关键词：瓦斯抽采影响半径瓦斯压力测定