順層瓦斯抽采鉆孔孔內(nèi)負(fù)壓分布規(guī)律及應(yīng)用研究.pdf

1、瓦斯抽采是防治煤礦瓦斯災(zāi)害的根本措施,也是開發(fā)煤層氣資源的重要手段,其中,順層鉆孔是煤礦抽采瓦斯的一種重要布孔方式。近些年,隨著鉆機、鉆具的發(fā)展及千米鉆機的出現(xiàn),順層鉆孔抽采瓦斯技術(shù)得到廣泛應(yīng)用。但是,鉆孔長度越長,抽采效果并非就越好,隨著鉆孔長度的增加,瓦斯氣體在沿鉆孔長度方向上流動產(chǎn)生壓降不容忽略,抽采負(fù)壓在沿鉆孔傳遞的過程中會出現(xiàn)衰減,而抽采負(fù)壓對抽采效果有著重要影響,可能到達一定長度后抽采效果不顯著。目前,國內(nèi)學(xué)者關(guān)于抽采理論的

2、研究均是針對穿層鉆孔預(yù)抽及順層鉆孔淺孔預(yù)抽,未考慮瓦斯在鉆孔內(nèi)流動的粘性力學(xué)影響。因此,順層鉆孔內(nèi)負(fù)壓沿孔長的變化規(guī)律的研究對理論上指導(dǎo)順層鉆孔抽采瓦斯的設(shè)計、關(guān)鍵參數(shù)的確定及技術(shù)應(yīng)用具有重要意義。
　　針對順層瓦斯抽采鉆孔內(nèi)負(fù)壓沿孔長分布規(guī)律及應(yīng)用的研究,本論文的研究工作主要包括以下三個部分:
　　(1)抽采負(fù)壓對瓦斯抽采的作用機制
　　通過理論分析了抽采負(fù)壓對鉆孔周圍煤體內(nèi)瓦斯的解吸、滲流及鉆孔內(nèi)瓦斯流動的作用,理

3、清了順層鉆孔抽采負(fù)壓對瓦斯抽采的作用機制。
　　(2)順層瓦斯抽采鉆孔內(nèi)負(fù)壓分布規(guī)律研究
　　根據(jù)煤層瓦斯賦存與流動理論和流體動力學(xué)理論,分別建立鉆孔周圍瓦斯流動模型和鉆孔內(nèi)瓦斯流動模型,對鉆孔內(nèi)壓損進行分類,利用流量守恒方程對兩模型耦合得到順層鉆孔內(nèi)負(fù)壓沿孔長分布規(guī)律,并分析了鉆孔內(nèi)負(fù)壓分布的影響因素;通過現(xiàn)場試驗的技術(shù)手段測定了鉆孔內(nèi)不同深度點的負(fù)壓值,得出了負(fù)壓分布規(guī)律,并進行了實例計算,驗證了理論模型的可行性。

4、>　　(3)順層瓦斯抽采鉆孔內(nèi)負(fù)壓分布規(guī)律應(yīng)用
　　針對傳統(tǒng)的抽采工藝的不足,應(yīng)用鉆孔內(nèi)負(fù)壓分布規(guī)律提出改變孔內(nèi)負(fù)壓分布的兩種新型抽采工藝(加長抽采管、下放篩管),并通過理論分析、現(xiàn)場試驗、數(shù)值模擬的技術(shù)手段驗證了新型抽采工藝的優(yōu)越性;根據(jù)順層鉆孔孔內(nèi)負(fù)壓分布模型,嘗試提出了一種計算合理預(yù)抽鉆孔深度的方法,為順層瓦斯抽采鉆孔的合理長度的設(shè)計提供參考。
　　本文最終研究得出了順層瓦斯抽采鉆孔內(nèi)負(fù)壓沿孔長變化規(guī)律,推導(dǎo)出鉆孔合理