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1、高瓦斯低透氣性煤層沖孔割縫卸壓增透技術(shù)研究IV目錄目錄I1緒論11.1高瓦斯低透氣性煤層沖孔割縫卸壓增透技術(shù)研究的意義11.2煤層卸壓增透技術(shù)研究現(xiàn)狀21.3主要研究內(nèi)容41.4主要研究方法41.5研究達到的目標5IV2高壓射流煤層割縫卸壓增透技術(shù)理論基礎(chǔ)62.1煤層瓦斯儲層特征62.1.1煤的孔隙類型62.1.2煤的孔隙結(jié)構(gòu)62.1.3煤層的滲透性72.2高壓水射流的非均質(zhì)破壞作用及磨料射流液固兩相流動研究82.2.1高壓水射流的非均質(zhì)破壞作用82.2.2前混合磨料射流的液固兩相流動研究102.3割縫卸壓后煤體應(yīng)力分布及瓦斯流動分析122.3.1割縫范圍內(nèi)應(yīng)力分布狀態(tài)及其分析122.3.2
2、割縫范圍內(nèi)瓦斯壓力分布狀態(tài)及其分析132.3.3卸壓區(qū)煤體的穩(wěn)定性分析152.3.4沖孔割縫技術(shù)對煤體透氣性的影響173沖孔割縫卸壓增透技術(shù)數(shù)值分析213.1數(shù)值模擬軟件簡介213.1.1模擬軟件選擇213.1.2FLAC簡介223.1.3模型參數(shù)簡介223.2鉆孔和縫槽卸壓效果比較243.2.1鉆孔卸壓的缺陷243.2.2鉆孔和縫槽卸壓效果數(shù)值分析263.2.3鉆孔與縫槽的卸壓效果比較273.3縫槽卸壓增透的影響因素分析273.3.1縫槽高度的影響283.3.2縫槽寬度的影響293.3.3垂直于縫槽平面應(yīng)力對縫槽卸壓的影響303.3.4最大主應(yīng)力方向和縫槽平面法線方向夾角對卸壓影響313.
3、3.5縫槽之間的相互影響343.4割縫卸壓的三維數(shù)值分析343.4.1單個縫槽卸壓增透效果模擬35IV3.4.2多個縫槽整體卸壓增透效果模擬423.5本章小結(jié)504.高壓射流煤層沖孔割縫卸壓增透設(shè)備研制及性能試驗524.1高壓射流煤層沖孔割縫卸壓增透設(shè)備系統(tǒng)組成524.1.1壓控鉆割一體化鉆頭534.1.2磨料發(fā)生罐體574.1.3水辨594.1.4鉆桿高壓密封技術(shù)594.1.5液壓控制系統(tǒng)594.2高壓磨料射流鉆割一體防突設(shè)備切割性能實驗614.2.1磨料參數(shù)對切割特性影響試驗624.2.2切割條件對切割特性影響試驗654.3本章小結(jié)675煤層沖孔割縫卸壓增透技術(shù)工業(yè)試驗685.1礦井概況
4、685.2工作面概況695.3現(xiàn)場施工方案695.3.1順層鉆割施工設(shè)計695.3.2施工流程方法705.4現(xiàn)場施工情況715.5效果考察745.5.1鉆、割煤體擾動對比分析745.5.2抽出流量分析755.5.3影響半徑分析795.5.4瓦斯抽采率的考察815.6本章小結(jié)876.結(jié)論897參考文獻92IV高瓦斯低透氣性煤層沖孔割縫卸壓增透技術(shù)1緒論1.1高瓦斯低透氣性煤層沖孔割縫卸壓增透技術(shù)研究的意義礦井瓦斯是煤礦五大災(zāi)害之一，長期以來威脅著我國煤礦安全生產(chǎn)和影響著經(jīng)濟效益。瓦斯治理工作一直是我國煤炭戰(zhàn)線，特別是高瓦斯礦井的研究課題。為了減少和解除礦井瓦斯對煤礦安全生產(chǎn)的威脅，常常利用機械
5、設(shè)備和專用管道造成的負壓，將煤層中存在或釋放出的瓦斯抽出來，輸送到地面或其他安全地點。簡單說來，抽放瓦斯的目的就是為了減少和消除瓦斯威脅，保證煤礦生產(chǎn)安全。其重要意義主要有以下3點。（1）抽放瓦斯可以減少開采時的瓦斯涌出量，從而可減少瓦斯隱患和各種瓦斯事故，是保證安全生產(chǎn)的一項預(yù)防性措施。（2）抽放瓦斯可以減少通風負擔，降低通風費用；還能夠解決通風難以解決的難題。（3）煤層中的瓦斯同煤炭一樣是一種地下資源，將瓦斯抽出來送到地面作為原料和燃料加以利用，“變害為利”、“變廢為寶”，可以收到節(jié)約煤炭、保護環(huán)境的效果和可觀的經(jīng)濟效益。但是，礦井地下深部原始煤層中的瓦斯，10~20%以游離狀態(tài)賦存于裂
6、隙和空隙中，80~90%以吸附狀態(tài)附著在煤（巖）體表面。在一定的瓦斯壓力時，僅是游離瓦斯可以流動，吸附瓦斯只是在瓦斯壓力降低時解析轉(zhuǎn)化為游離瓦斯后才參與瓦斯流動。實踐表明，為卸壓煤層中瓦斯抽放效果取決于從煤體向鉆孔涌出瓦斯的強度和延續(xù)時間，這兩者由取決于煤層中瓦斯的壓力和煤層的透氣性。煤層透氣性系數(shù)反應(yīng)了瓦斯在煤體中流動所受到的阻力。目前，平頂山煤業(yè)集團所屬礦區(qū)存在著大量的高瓦斯低透氣性煤層，這一部分煤層的瓦斯預(yù)抽工作中，存在大量的抽放濃度低，抽放量小的現(xiàn)象，以至礦井抽放效果不理想，瓦斯治理壓力大。資料顯示，平煤集團的工作面瓦斯抽放率僅為5~10%，礦井瓦斯抽放率不足5%。經(jīng)分析，造成瓦斯抽
7、放率不高的主要原因有4個方面：（1）煤層透氣性差；（2）預(yù)抽方式單一；（3）預(yù)抽參數(shù)不盡合理；（4）預(yù)抽時間不足。91高瓦斯低透氣性煤層沖孔割縫卸壓增透技術(shù)因此，針對平煤的具體瓦斯抽放情況，需要解決瓦斯抽放量不足的現(xiàn)狀。目前，平煤集團大量采用鉆孔方式抽放煤層瓦斯，實踐表明，鉆孔瓦斯流量主要與鉆孔的見煤長度、煤層瓦斯壓力、滲透系數(shù)、鉆孔直徑等因素有關(guān)。決定鉆孔瓦斯流量的關(guān)鍵參數(shù)是瓦斯壓力和煤層滲透系數(shù)，特別是瓦
