地面定向钻孔瓦斯抽采技术研究

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1、旬ｗ＊巧夫朱◎ＨｅｂｅｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ頭±学位论文题目；地面定向钻孔瓦斯抽采技术研究：墨里蓬作者姓名学校导师：马计斌教授企业导师：赵兵文高工工程领域：矿业工程所在学院：资源学院．；－無獲！１讓＾：提交论文日期＿＿１巧＾年＿２巧分类号：TD712密级：公开UDC：单位代码：10076工程硕士学位论文地面定向钻孔瓦斯抽采技术研究作者姓名：孟卫津指导教师：马计斌教授企业导师：赵兵文高工申请学位级别：工程硕士专业领域：矿业工程所在单位：资源学院授予

2、学位单位：河北工程大学ADissertationSubmittedtoHebeiUniversityofEngineeringFortheDegreeofMasterofEngineeringResearchongasdrainagetechnologyofgrounddirectionaldrillingCandidate：MengWeijinSupervisor：Prof.MaJibinPluralisticSupervisor：ZhaoBingwenAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngi

3、neeringSpecialty：MiningEngineeringCollege/Department：CollegeofResourceHebeiUniversityofEngineeringDecember,20154(A:*~W:f.'illj]:Jlfr_~_Y::s

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6、的今天，又面对日趋紧张的不可再生能源消费形势，煤矿的安全形势也依然严峻，充分的抽采煤层瓦斯不失为一个解决问题的有效之策，既可以抽采大量瓦斯得以利用，又能降低煤层瓦斯压力或含量以解决开采过程中的瓦斯超限和煤与瓦斯突出问题。能够更大面积地降低煤层瓦斯压力的瓦斯抽采方法将会比传统的方法对煤矿安全开采起到更有效的作用，地面定向钻孔抽采瓦斯技术就是一个值得研究的瓦斯抽采方法。本文首先分析研究了瓦斯的赋存状态和瓦斯的解吸附特性等赋存规律，然后从煤层瓦斯压力、含量和渗透性能等瓦斯流动影响因素延伸到了煤层瓦斯渗流理论。把煤层视为一种理想的均匀分

7、布的虚拟连续介质，在达西定律的基础上，认为瓦斯在钻孔周围的流场中的径向流动是线性渗流运动，根据瓦斯流动的几个相关方程建立了煤层瓦斯运移控制方程。阐述了地面定向钻孔关键环节的钻进技术，钻进过程中的造斜控制技术以及分支孔的侧钻施工工艺。在理论分析推导出的数学模型和钻孔几何模型的基础上，整个架构引入计算机技术，采用数值模拟软件对三种钻孔类型抽采方法进行抽采效果模拟。模拟结果表明，单孔顺层钻孔和没有进行压裂的垂直钻孔抽采范围都不及多分支水平孔的抽采范围。在对多分支水平孔的抽采效果模拟中，设置了抽采时间、抽采孔径和抽采负压等三种因素对比其

8、多种工况下对抽采半径的影响。在煤层中分布的群孔的抽采能力内，抽采时间越长钻孔抽采影响半径越大，抽采时间与瓦斯抽采影响半径呈正相关关系。抽采孔径是与抽采影响范围呈正比例关系，在煤层与钻进设备允许的情况下，尽可能要采用大孔径钻孔抽采瓦斯。抽采负压有一个最合理的值，在