学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

穿层水力冲孔技术的研究及应用

作　者: 周杨洲
导　师: 王佰顺
学　校: 安徽理工大学
专　业: 安全技术及工程
关键词: 煤与瓦斯突出水力冲孔卸压增透穿层钻孔
分类号: TD713.34
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 24次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

本文主要对无保护层开采条件下水力冲孔防突技术进行了细致地研究。在深入了解国内外相关领域的研究进展基础上,采用理论分析,实验室实验和现场试验相结合的方法考察了该技术的原理、作用机理、效果等,收到了显著的技术和经济效益。论文根据冲孔作业时煤水作用方式建立并研究了冲击破坏模型,讨论了冲孔时煤体破碎力学机制,即射流对煤体的破坏是剪切和拉伸的共同作用。采用统计损伤的方法结合煤体破坏的方式研究提出了考虑煤体裂隙发育情况的破煤水压阈值,实验室根据煤样的单轴和三轴压缩试验相关数据计算出该值的大小并和生产实际进行对比优化,根据实际应用分析了影响冲孔效果的主要因素。采用边界层理论对冲击破坏系统冲击区流速特性进行了研究,计算得到了最大流速为59m/s；根据冲孔时高速流体冲击煤体的特点引入应力波理论,计算Bllb和B9b煤冲击的最大深度为分别为3m和4m,为优化水力冲孔钻孔布置参数提供了理论依据。根据李嘴孜煤矿煤层实际参数对乳化液泵、钻机等冲孔设备进行了选择,并对冲孔技术参数关系进行了研究,结果表明,出煤量和水压的关系不单纯是正相关关系,出煤速度和冲孔压力大体呈正相关关系,水压增至一定值时出煤速度基本保持不变,该矿最优冲孔水压为10-14MPa。出煤总量随着有效冲孔时间的增加一般保持递增趋势。结合对喷嘴结构参数优化和管路压力损失等计算,得出了水力冲孔时两层煤的最小冲孔泵压分别为13.7MPa和11MPa。根据生产条件制定了冲孔作业安全技术措施、瓦斯通风管理措施,为冲孔作业提供安全的技术保障。在李嘴孜煤矿工业试验时对冲孔前后的瓦斯基础参数以及增透卸压指标进行了细致的考察。图[24]表[18]参[89]

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-14
引言  14-15
1 绪论  15-24
  1.1 论文研究的背景  15-18
  1.2 水力化防突措施的发展及研究现状  18-20
    1.2.1 水射流的发展和研究现状  18-19
    1.2.2 水力法防突措施的发展和研究现状  19-20
  1.3 水力冲孔技术的研究现状  20-22
  1.4 论文的研究内容  22
  1.5 论文的研究特色  22-24
2 水力冲孔的破煤作用和煤层卸压效应研究  24-44
  2.1 水力冲孔水射流  24-27
    2.1.1 水射流简介  24-25
    2.1.2 水射流的分类  25-27
    2.1.3 水力冲孔水射流的选择  27
  2.2 水力冲孔水射流的动力学特性  27-32
    2.2.1 几何结构特点  27-28
    2.2.2 动力学特性  28-30
    2.2.3 水力冲孔冲击破坏的模型  30-32
  2.3 水力冲孔的破煤作用  32-37
    2.3.1 高压水射流对煤体的破坏作用  32-34
    2.3.2 水力冲孔的破煤作用  34-35
    2.3.3 影响水力冲孔破煤的主要因素  35-37
  2.4 水力冲孔煤层卸压增透防突作用  37-43
    2.4.1 水力冲孔煤层卸压作用  37-42
    2.4.2 水力冲孔防突机理  42-43
  2.5 本章小结  43-44
3 水力冲孔系统及安全技术措施  44-58
  3.1 水力冲孔系统的安装  44-45
    3.1.1 系统的安装  44
    3.1.2 水力冲孔工艺  44-45
  3.2 水力冲孔喷嘴的选择及管路压力降的计算  45-53
    3.2.1 喷嘴的结构分析  45-47
    3.2.2 喷嘴几何结构的优化  47-48
    3.2.3 水力冲孔破煤水压阈值的确定  48-52
    3.2.4 管路压力降计算  52-53
  3.3 水力冲孔设备的选型  53-55
  3.4 冲孔时安全技术措施  55-57
    3.4.1 冲孔安全技术措施  55-57
    3.4.2 水力冲孔时通风及瓦斯管理安全措施  57
  3.5 本章小结  57-58
4 水力冲孔技术效果的考察  58-72
  4.1 试验矿井及煤层概况  58-59
    4.1.1 试验矿井瓦斯地质概况  58
    4.1.2 试验煤层概况  58-59
  4.2 煤层瓦斯基础参数测定  59-64
    4.2.1 煤层瓦斯压力的测定  59-60
    4.2.2 煤层瓦斯含量的测定  60
    4.2.3 煤的坚固性系数f和瓦斯放散初速度ΔP的测定  60-61
    4.2.4 钻孔瓦斯流量衰减系数的测定  61-62
    4.2.5 煤层透气性系数的测定  62
    4.2.6 瓦斯抽采影响半径的测定  62-64
  4.3 水力冲孔有效影响范围的考察  64-66
    4.3.1 B_(11b)煤冲孔有效影响半径的测定  64-65
    4.3.2 B_(9b)煤冲孔有效影响半径的测定  65-66
  4.4 水力冲孔卸压增透效果考察  66-69
    4.4.1 增透效果的考察  66-68
    4.4.2 卸压消效果考察  68-69
  4.5 技术参数关系研究  69-71
    4.5.1 冲孔压力和冲出煤量之间的关系  69-70
    4.5.2 冲孔时间和冲出煤量的关系  70
    4.5.3 冲孔水压和出煤速度的关系  70-71
  4.6 小结  71-72
5 结论与展望  72-74
  5.1 主要结论  72-73
  5.2 展望  73-74
参考文献  74-80
致谢  80-82
作者简介及读研期间主要科研成果  82

穿层水力冲孔技术的研究及应用

内容摘要

全文目录

相似论文