【摘 要】
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针对松软低透气性煤层本煤层顺层钻孔水力冲孔强化措施单一实施,综合强化措施缺乏的现状,在新安煤矿开展了顺层钻孔水力冲孔注气驱替强化抽采试验研究。通过理论分析、数值模拟、现场试验和跟踪考察,研究了不同条件下注气驱替辅助顺层钻孔水力冲孔措施对提高煤层透气性和瓦斯抽采效果的影响。本文从以下几个方面开展了研究:(1)对顺层钻孔水力冲孔增透促抽作用机理进行分析,根据顺层钻孔水力冲孔后向煤层注入气体要向煤微孔隙
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针对松软低透气性煤层本煤层顺层钻孔水力冲孔强化措施单一实施,综合强化措施缺乏的现状,在新安煤矿开展了顺层钻孔水力冲孔注气驱替强化抽采试验研究。通过理论分析、数值模拟、现场试验和跟踪考察,研究了不同条件下注气驱替辅助顺层钻孔水力冲孔措施对提高煤层透气性和瓦斯抽采效果的影响。本文从以下几个方面开展了研究:(1)对顺层钻孔水力冲孔增透促抽作用机理进行分析,根据顺层钻孔水力冲孔后向煤层注入气体要向煤微孔隙扩散的特点,分析顺层钻孔水力冲孔钻孔周围在注气作用下强化抽采机理。(2)介绍顺层钻孔水力冲孔注气驱替强化抽采的技术工艺流程,规范顺层钻孔水力冲孔安全技术措施,通过完善的工艺技术流程和安全技术措施来保证顺层钻孔水力冲孔注气驱替强化抽采试验顺利可靠的进行。(3)进行顺层钻孔水力冲孔在不同冲出煤量条件下的数值模拟。利用Comsol Multiphysics模拟冲孔后瓦斯压力的变化规律,得出当冲煤量一定时,抽采有效影响半径随抽采时间的延长而逐渐增大,但是等量增加抽采时间抽采有效影响半径增加的百分比越来越小,且其减小的速度却比普通钻孔减小的速度小,冲煤量的增加对降低瓦斯压力的影响呈衰减趋势;当抽采时间一定时,抽采有效影响半径随冲出煤量的增加而逐渐增大,但是等量单孔冲煤量增加到一定程度时抽采有效影响半径增加的幅度减小。(4)对于松软低透气性煤层适用的“顺层钻孔水力冲孔+注气驱替”的综合深化抽采措施技术进行研究,技术步骤是先顺层钻孔水力冲孔,在顺层钻孔水力冲孔钻孔瓦斯浓度流量衰减之后进行注气驱替试验,考察单孔抽采流量、瓦斯浓度等参数变化规律,得出对煤层有连续性的深化抽采的作用,有助于对松软低透气性煤层实现高效抽采。通过以上研究,阐述了顺层钻孔水力冲孔注气驱替强化抽采技术工艺,结合现场实际情况确定了新安煤矿顺层钻孔水力冲孔合理冲出煤量为1.0t/m、合理抽采时间为90d、抽采有效影响半径为3m等关键技术参数。
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