论文部分内容阅读
煤炭能源在未来的几年内仍然会是我国的主要能源消耗主体之一,在国家对能源结构进行调整的过程中比重依然占有60%左右。钻孔瓦斯抽采是煤矿瓦斯采集以及预防瓦斯事故的重要技术手段。钻孔密封质量直接决定瓦斯的抽采效果,一种好的封孔工艺能够保障钻孔瓦斯的长时间高效抽采,因此开展钻孔密封材料、技术及装备等方面的研究有着重要的意义。本文通过理论研究、实验、构造分析模型及现场试验对大直径抽采钻孔非凝固膏体材料密封技术展开研究,取得主要研究成果如下:(1)理论分析了巷道四区的边界分布及相应区域的钻孔密封不严原因,从材料特性和经济、安全等方面对钻孔封堵材料提出相应性能要求。(2)应用Comsol Multiphysics模拟仿真软件,模拟分析了不同注浆压力对各粘度孔隙浆压的影响状况,确定了最优注浆压力;在最优注浆压力的条件下,通过分析不同粘度封孔材料在煤体内孔隙浆压的分布情况,确定了封孔材料的最佳粘度范围。(3)实验研究了非凝固膏体材料特性,通过粘度变化状况与稠化时间确定了材料配比;研究了该配比下材料失水率和渗透特性,确定了新型材料的保水性能和渗透效果。(4)在余吾煤业进行了现场工业试验,开发了多段复合封孔装置及配套的封孔工艺技术,测定了钻孔松动圈范围,对比了新工艺和矿井原始工艺抽采效果,结果表明新工艺抽采浓度稳定在50%以上,延长了钻孔有效抽采期,抽采效果高于原始工艺。非凝固膏体材料密封技术初步解决了大直径抽采钻孔的密封问题,提高了抽采钻孔的有效利用率,可在地质条件相似的矿区中应用推广。