上榆泉煤矿复杂结构厚煤层水力压裂促放顶煤技术研究

来源 :中国矿业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:sdtt1314
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
复杂结构厚煤层作为我国煤炭赋存的主要形式,其开采过程中常面临着放落块度大、回收率低等问题,造成大量煤炭资源浪费,因此,通过相关技术手段使初采采出率提高成为煤炭开采的研究重点。论文以上榆泉煤矿I011004综放工作面为研究背景,对复杂结构厚煤层初采期间促放技术进行了研究,具体成果如下:(1)经力学性质测定、微观结构扫描与工作面勘探结果掌握了煤岩体的强度及内部裂隙发育情况。煤层硬度系数f为1.0,属于软煤层,矸石硬度系数f为1.49,属于不坚固岩石,工作面煤岩结构复杂,煤层中含多层夹矸,顶板厚度大、强度高,内部结构致密。(2)基于多因素影响对煤层冒放性进行了评估,并建立顶煤放落模型研究了煤岩冒放规律。通过对煤层埋深、强度、矸石厚度、裂隙发育程度以及采放比等对煤层冒放性的影响规律研究,以及PFC顶煤放落模型对煤岩破断特征与冒放规律的论文剖析,揭示了夹矸层悬臂梁结构滞后破断及大块煤矸混合体导致顶煤冒放性差、回收率低的作用机理,明确了夹矸厚度超过临界值、煤矸结合度较高、顶煤活动空间较小是引发该现象的主要原因。(3)提出了基于水力压裂的初采顶煤促放技术,通过水力裂隙扩展模型与数值模拟对压裂参数进行了研究。以抗拉强度为煤岩失效准则,得出了水力裂隙扩展所需的压裂条件,揭示了水力裂隙扩展的力学机理。结合夹矸影响系数与工作面布置情况,建立了压裂钻孔高度、长度与仰角的计算公式,依据注水量与孔内净压关系明确了钻孔间距及泵送水压的选取标准。利用基于FISH语言的压裂流固耦合模型确定了最优压裂孔径大小为60 mm,裂隙贯通最小孔间距为10 m。(4)依据工作面地质特征制定了初采顶煤高效回收方案并通过模拟予以验证。参照煤岩破断特征及冒放规律制定了以水力压裂技术为核心的初采高效回收方案,并使用DFN随机裂隙网络命令在初采距离煤岩内添加等效水力裂缝,通过模型开挖对促放后顶煤冒放性进行了研究,从顶煤运移情况、破碎程度、回收率角度验证了初采促放方案可行性。(5)在上榆泉煤矿I011004综放工作面进行了工业性试验。通过压裂液漏失范围与钻孔窥视结果验证了煤岩体致裂的良好效果,促放后顶煤平均块度减小34.2%,初采阶段回收率提升42%左右,工作面初次来压步距缩短为32 m。本论文共包含图62幅,表10个,参考文献112篇。
其他文献
在飞速发展的信息化网络互联时代,海量用户和数据由各式各样的科技设备产生,为帮助用户决策和缓解信息过载问题,传统推荐系统基于用户个人的历史评分来给出预测结果。近几年,互联社交网络正处于迅猛发展中,推荐系统逐步选用各用户彼此间交流的社交信息和属性来当作相应的补充信息,以完善传统推荐算法,即社会化推荐系统。社会化推荐系统对社交群体所表现的一系列用户行为,进行了更科学精准的模拟,这能够有效应对用户评分数据
学位
随着煤炭资源的开采深度与规模不断增加,采煤工作面遇到的地质条件愈加复杂,通常会在采煤工作面遇到坚硬岩石断层等地质构造,由于断层区域岩石坚固性系数较大且受到夹制作用较强,严重制约着工作面的正常有序推进,影响了采煤工作面的安全高效生产。而在过去,通常采用松动爆破的方法处理工作面的坚硬岩石断层,使用松动爆破的方法不仅会损伤到工作面的机械设备,同时还会产生毒害气体影响井下工作人员的身心健康,因此,需要提出
学位
上世纪80-90年代,我国西部煤层开采多以房柱式开采为主,遗留了大量的房式采空区。为了探究在下煤层开采过程中上覆房采煤柱的稳定性问题,对山西朔州元宝湾矿6107工作面开采过程全程跟踪,深入研究上覆房采煤柱在采动影响下的煤柱变形失稳问题。根据6107工作面覆岩及地表运动沉陷监测结果,覆岩剧烈沉降前岩移测点出现短暂上升现象。针对这一现象,本文采用覆岩运移监测、结构力学理论分析、相似模拟实验、PFC数值
学位
瓦斯灾害是制约我国煤炭工业安全生产的重要因素,各类瓦斯治理的技术中,瓦斯抽采是最为常用而行之有效的方法。综合矿井生产的各种条件,对瓦斯抽采方法合理优选和抽采工程参数的精准定量化设计,是保证抽采高效和达标的前提。目前瓦斯治理方法的选择和抽采工程参数的设计往往依赖技术人员的工程经验,其工作量大、费时费力、盲目性强、难以保证设计的科学性。许多学者对抽采参数定量化设计做了研究,并取得了一定的成果,但他们的
学位
自然地表土壤中往往夹杂着大量沙石,或混杂有砾石层。我国以戈壁和沙漠为主的西北地区就覆盖有大量的含砾石土壤。砾石区土壤含水量的精准反演和监测,对我国西北地区生态和气象环境监测、植树造林及水利工程建设等均具有重要意义。传统的基于点的测量很难实现土壤水分的大范围动态监测,遥感定量反演方向的发展,为实现土壤水分时空尺度方面的高精度监测提供了可能,其中主动微波遥感具有全天时、全天候观测且穿透能力强、对土壤水
学位
地震会造成严重的灾害与损失,抗震防灾减灾成为世界各国大力投入的研究课题。地震荷载作用下,砂土易发生液化,土体丧失其原有的强度,对公路、桥梁、堤防等基础设施产生巨大的损坏,引发工程地质灾害,造成巨大的危害与经济损失。砂土作为广泛分布的天然材料,在地震荷载来临前具有极为复杂的初始应力状态,会受到初始静力剪切作用。而单向的动三轴模拟与真实地震存在着差异,需要用双向循环荷载进行进一步研究。本文以福建标准砂
学位
本文以聚醚醚酮(PEEK)为基体,以纳米二氧化硅(Nano-SiO2)、二硫化钼(MoS2)和短切碳纤维(SCF)为增强填料,采用注塑成型的方法分别制备了PEEK/SiO2/MoS2、PEEK/SiO2/MoS2/SCF和PEEK/SiO2/SCF-MoS2复合材料,采用正交试验设计方法,分析了各填料对PEEK复合材料性能影响的主次关系,得到最优配方。在最优配方的基础上,对SCF进行表面改性,制备
学位
GNSS动态定位在城市复杂环境下精度会下降甚至无法获得定位结果,而INS不需要借助外界信息即可自行输出导航信息,抗干扰能力强,可以实现自主导航定位,但其误差会随时间累计,长期精度较差,GNSS/INS组合导航技术可以各取所长,提高导航定位的精度和连续性。当前,在人们的行为活动越来越依赖导航定位的背景下,导航系统的完好性成为人们最为广泛关注的问题,尤其在安全性能要求较高的导航定位中,完好性必须满足规
学位
车联网作为5G移动通信的重要应用场景之一,其在提升交通效率、减少交通事故和保障车辆安全驾驶等方面具有重要意义。在车联网中,车辆利用先进的车载通信设备和技术,实现了车与万物(Vehicle to Everything,V2X)的互联通信,其主要包括车辆与车辆(Vehicle to Vehicle,V2V)的通信和车辆与基础设施(Vehicle to Infrastructure,V2I)的通信。然而
学位
在煤炭开采过程中会遇到各种复杂的地质构造,工作面过断层是煤矿开采常面临的问题。本文以核桃峪煤矿2804工作面过F27断层为工程背景,并采用数值模拟、理论分析以及现场工程实践的方法对工作面过断层问题进行分析,研究聚能爆破机理,提出深孔聚能爆破技术方案,并根据深孔预裂效果验证了技术合理性。研究成果如下:(1)根据断层赋存条件研究了断层的空间结构,分析不同过断层方案对核桃峪煤矿2804工作面F27断层的
学位