一、施工工艺对煤与瓦斯突出的影响分析（论文文献综述）
皮希宇[1]（2021）在《煤层群采动卸压煤与覆岩裂隙演化特征及其对瓦斯抽采的影响》文中研究指明煤层群开采,煤与覆岩裂隙演化及渗流特征对于矿井瓦斯高效抽采至关重要。本文通过理论分析、相似模拟、数值模拟、现场验证等方法,研究了煤层群开采条件下煤层裂隙场特征,构建了覆岩采动裂隙分布模型,揭示了采动作用下煤岩体渗透规律,形成了采动作用下瓦斯抽采有利区确定方法,并进行了卸压瓦斯抽采工程应用。论文主要研究工作如下:针对煤层群采动煤层裂隙场与渗流场规律的认识,设计了两种循环加卸载路径下煤岩应力、应变、渗透率演化物理试验。分析得出单次采动和二次采动煤层应变和渗透率规律。分析得出裂隙场渗流场区域划分。通过流固耦合物理试验,揭示出承压煤层低瓦斯耦合灾变机理,分析得出瓦斯普通涌出、瓦斯低值异常涌出和瓦斯高值异常涌出及灾变的条件,根据峰值应力,定量划分出采动超前区段煤层应变“三带”、瓦斯渗流“三带”以及“三带”动态演化范围和特征。采用相似模拟试验方法对近距离煤层群开采裂隙场与采动应力场进行了研究,获得了覆岩裂隙带发育演化量化趋势,确定了瓦斯抽采的重点区域。通过理论计算和3DEC数值模拟,对裂隙带内的离层裂隙和破断裂隙等进行了分析,建立了采动裂隙高位环型裂隙体内破断块体结构模型,结合现场钻孔窥视等方法,综合确定覆岩裂隙带的发育高度及采动裂隙分布范围,从而给出了两类裂隙沿倾向分布形态的数值解,实现了两类采动裂隙的定量计算,量化了瓦斯运移优势通道。基于应力微单元分析和叠加原理,获得了采动影响后覆岩应力的分布特征,通过应力与渗透率之间的量化关系,阐明了采动应力作用下的渗透率分布特征,确定了覆岩不同应力分布情况下的渗透率分布并通过COMSOL数值模拟确定覆岩卸压瓦斯运移特征。对本文研究成果进行了现场验证,形成了一种综合确定覆岩裂隙带卸压瓦斯抽采位置的方法。
郝从猛[2]（2021）在《下向钻孔机械破煤造穴快速卸压增透机制及瓦斯抽采技术研究》文中研究说明顶板巷瓦斯抽采作为突出煤层瓦斯治理的重要方法,不仅可以通过施工下向钻孔进行条带瓦斯治理,而且还是工作面回采期间采空区瓦斯治理的有效措施,具有“一巷两用”的作用。然而,由于缺少便捷高效的卸压措施,顶板巷中主要通过施工下向密集钻孔进行瓦斯治理。为解决顶板巷中难以开展高效卸压增透措施的难题,本文以平顶山矿区为研究对象,基于对现场数据和实验室试验的分析,结合理论研究得到了高应力低渗煤体瓦斯高效抽采途径和卸荷行为对煤体损伤破坏及增透影响的力学机制;根据下向钻孔破煤造穴技术困境,论证了新型机械造穴技术在淹没环境下的破煤优势、破煤过程及受力特征,并基于理论分析获得了下向钻孔输煤排渣特征;根据机械造穴相似模拟实验和数值模拟分析,获得了下向钻孔机械造穴刀具的破煤效果、造穴煤体的卸荷损伤及增透特征;最后,根据现场试验建立了下向钻孔机械造穴技术体系,并通过系统的效果考察获得了下向钻孔机械造穴煤体强化瓦斯抽采效果。本文的主要结论如下:（1）平顶山矿区东西部矿井的瓦斯地质情况差别较大,东部矿井最大主应力为49 MPa,最大瓦斯压力为3.5 MPa,最大瓦斯含量为27 m3/t,比西部矿井地应力约高27 MPa,瓦斯压力约高0.8～2.0 MPa,瓦斯含量约高5～10 m3/t,而同一区域内相同埋深条件下,己组煤的瓦斯压力和瓦斯含量比戊组煤分别约高0.7 MPa和6 m3/t,突出危险性呈现东部高于西部、己组煤高于戊组煤的特点;结合典型突出矿井的工作面瓦斯治理模式发现,在瓦斯压力和瓦斯含量相对较低的戊组煤和西部矿井的己组煤中多采用顶板巷治理瓦斯,而东部矿井己组煤中多采用底板巷治理瓦斯,表明顶板巷在以卸应力为主兼顾抽采瓦斯的煤层中具有一定的优势。同一煤层不同埋深煤样的多元物性参数测定结果表明,两组煤样的煤质特征及孔裂隙结构差异不明显,因此,应力环境不同是导致其瓦斯抽采效率差异的主要原因,在此基础上建立了考虑应力响应的渗透率演化模型,并结合实测渗透率随埋深变化情况论证了卸荷是实现高应力低渗煤层高效瓦斯抽采的根本途径。（2）初始围压分别为5 MPa、10 MPa和15 MPa时,卸围压（25 N/s）加轴压路径下煤样的峰值应力分别是定围压加轴压时的41.4%、29.0%和34.3%,对应的煤样破坏后的渗透率突增倍数从119.1倍、75.2倍和86.8倍提高到了308.4倍、272.6倍和183倍,表明卸围压条件下煤体更容易破坏并产生更加显着的增透效果;而以50 N/s卸围压加轴压条件的煤样峰值应力分别是以25 N/s卸围压加轴压时的77.7%、77.6%和62.2%,煤样破坏后的渗透率增加倍数从308.4倍、272.6倍和183倍提高到了340.6倍、314.9倍和342.9倍,说明损伤对提高渗透率具有直接显着的效果,而且增透效果随着卸荷速率的增大而增大。另外,静水压30 MPa降到2 MPa过程中煤体渗透率提高了51倍,说明只卸荷也能够有效提高煤体渗透率,但效果明显低于卸荷后损伤的煤体。（3）对传统水力造穴技术和新型机械造穴技术在下向钻孔环境下的破煤深度和破煤体积的分析结果表明:在淹没环境下水射流传播速度显着降低,随着水射流速度的增加虽然破煤深度有所增加,但效果并不显着,而机械造穴的破煤过程不受淹没环境影响。在相同时间下,机械造穴刀具的破煤深度比不同速度的水力破煤（170 m/s、190 m/s和210 m/s）提高了5.8倍、4.9倍和4.2倍;在相同的推进距离条件下,机械造穴刀具的破煤体积比不同速度的水力破煤（170 m/s、190 m/s和210 m/s）提高了9.7倍、7.8倍和6.3倍,两种造穴技术的破煤效率差异充分证明了机械破煤造穴技术明显优于水射流破煤。（4）机械造穴相似模拟实验表明,机械造穴刀具张开过程分为两个阶段,第一个阶段和第二阶段分别以6.1°和46.3°的扩张角扩大,并在第二阶段快速张开将孔径扩大到500 mm,同时,根据钻机扭矩调整实验认为造穴过程中的推进速度以不超过钻进速度的20%为宜。结合相似实验结果开展了造穴煤体损伤增透数值模拟分析,结果表明:造穴后煤体径向应力卸压范围从1.3 m增加到6.2 m,提高了4.8倍;最大塑性破坏范围从0.3 m增加到3.75 m,提高了12.5倍;钻孔周围煤体渗透率提高10倍的范围从0.95 m增大到6 m,提高了6.3倍;抽采30～180 d的有效半径提高了1.94～2.14倍。（5）根据现场试验确定了下向钻孔机械造穴过程的施工参数（推进压力8MPa、旋转速度90 r/min、推进速度0.2 m/s）和排渣参数（泵站流量550～600 L/min）;在此基础上开展了系统的现场应用和效果考察,结果表明,机械造穴段钻孔出煤量约为262 kg/m,大于理论出煤量255 kg/m,说明机械造穴较好的达到了设计直径500 mm;煤层渗透率从造穴前的0.0018 m D提高到造穴后的0.0431 m D,增加了23.9倍;初始钻孔百米瓦斯纯量从造穴前的0.36 m3/（min·hm）提高到造穴后的2.1 m3/（min·hm）,提高了5.8倍;在造穴钻孔比普通钻孔数量减少70%的前提下,瓦斯抽采达标预抽期从90 d降低到70 d;造穴钻孔预抽瓦斯结束后,巷道掘进速度从4.2 m/d提高到4.6 m/d,最大钻屑量从4.5 kg/m降低到3.9 kg/m,掘进期间各项指标均明显低于临界值。该论文有图126幅,表27个,参考文献184篇。
席传鹏[3]（2021）在《平煤八矿高应力强突出区应力演化规律及突出防治技术研究》文中进行了进一步梳理随着煤矿开采深度的增加,地应力作为煤与瓦斯突出的主控因素,其大小与分布范围在一定程度上影响着煤层的突出危险性。目前,关于应力分布的研究大都集中于近距离小煤柱或近距离煤层开采,对于大型煤柱叠加煤层开采复合影响的研究较少。平煤八矿不同煤层工作面布置存在交错、重叠现象,在大型煤柱压茬与相邻工作面开采影响下,下部煤岩应力重新分布,形成应力集中区。因此对平煤八矿高应力强突出区域应力演化及煤体特征进行研究,有助于煤层突出危险性的预测,以及制定相应的瓦斯高效治理措施。本文采用实验室实验、数值模拟以及工程现场实际相结合的方式,测定了平煤八矿己15-22080工作面煤体基础特征,研究了工作面的应力演化规律,分析了不同应力区煤体渗透率的差异以及突出危险性,最后对工作面不同危险性区域提出分区分级治理措施,并进行效果检验。其主要研究结论如下:1)平煤八矿地质构造较为复杂,矿井内煤体在构造运动作用下遭到严重破坏。通过低温N2与CO2吸附实验发现:煤体孔裂隙结构显着发育,具有明显的构造煤特征,煤体内部孔隙连通性较好,微孔结构在总孔隙中占比最大。实测瓦斯含量为9.91m3/t,表明大量微孔的存在为瓦斯吸附提供了场所,使得煤层瓦斯含量较高。煤体瓦斯放散初速度为19mm Hg,坚固性系数为0.252,说明煤样属于松软易破碎的突出煤体。同时,工作面瓦斯压力较大,达到了1.4MPa,在机巷低抽巷施工钻孔时发生了严重喷孔,单孔喷出煤量6.0吨,喷出瓦斯量650m3。综合数据表明己15-22080工作面具有煤与瓦斯突出危险性。2)根据己15-22080工作面与戊煤层工作面及丁组保护煤柱的空间位置关系,利用FLAC3D软件建立相应的模型模拟了工作面应力演化规律,对工作面的应力分布状态进行了分析。通过模拟得到:在丁组煤柱压茬叠加戊组煤层开采影响下,工作面的应力分布存在较大差距,应力集中现象分布于整条机巷中,在机巷外口往里400m范围内尤其明显,该范围内最大水平应力为37.7MPa,垂直应力最大值为27.5MPa,较初始应力值分别增加了4.7MPa与7MPa;而工作面靠近风巷一侧存在较大的卸压区,最大卸压达10MPa;此外,在应力集中区与卸压区中间还存在着原始应力区。由模拟结果可以看出工作面应力分布状态比较复杂,因此煤层瓦斯赋存状态也会存在一定差异。3)根据模拟得到的工作面应力分布状态,选用渗透率演化模型对不同应力区煤体渗透率进行计算得到,高应力区煤体较原始应力区煤体在裂隙率上最大降低约47%,渗透率最大降低约79%。裂隙率的降低导致瓦斯压力梯度增大,煤层在受到打钻扰动时更容易发生喷孔与突出,因此高应力区的突出危险性相较于正常区域更大;相反,卸压区内煤层渗透率增加,瓦斯抽采与治理难度相对较低,突出危险性更小。4)根据工作面不同区域突出危险性的不同,将工作面分为一般突出危险区、中等突出危险区与重度突出危险区,针对不同危险区制定对应的治理措施。对于高应力区提出了先卸瓦斯能再卸应力能的治理思路,主要通过普通穿层钻孔预抽,再采取水力冲孔技术卸荷强化抽采的方式进行。5)采用先进的高压水力冲孔一体化装备,在工作面进行现场试验,并考察了处于高应力重度突出危险区内的机巷瓦斯治理效果。结果显示:应力集中明显的0～400m范围内钻孔合计出煤量1543t,排粉率为1.89%,瓦斯抽采率为40.6%。实测残余瓦斯含量与压力最大值分别为5.37m3/t、0.48MPa;截止到机巷380m处,钻孔瓦斯涌出初速度q最大值为2.68L/min,钻屑量指标S最大值为4.6kg/m,掘进期间工作面瓦斯涌出量始终低于3m3/min,各项瓦斯指标均达到治理要求。表明分区分级治理措施有效,水力冲孔技术预抽煤层瓦斯明显降低了高应力区煤体的突出危险性。该论文共有图63幅,表32个,参考文献84篇。
王龙飞[4]（2021）在《综采工作面煤层注水渗流模型及防突机理研究与应用》文中研究说明对于已实施区域防突措施的突出煤层,其在开采过程中仍可能会发生煤与瓦斯突出,威胁着工作人员生命健康及矿山安全生产。为降低综采工作面开采过程中的突出危险性,以首山一矿已15-12070综采工作面为研究背景,采用理论分析、数值模拟、实验室实验及现场试验相结合的方法,研究了综采工作面煤层注水两相渗流规律及其防突机理,得出了各因素对煤层注水两相渗流及其防突效果的影响规律,制定了综采工作面煤层注水防突工艺方案,并进行现场试验,取得了良好效果。根据多孔介质渗流理论,建立了综采工作面煤层注水两相渗流数学模型通过有限元数值模拟方法,得到了工作面应力“三带”内煤层注水两相渗流规律,并确定出其主要影响因素。得出注水后水与瓦斯形成交界面,离注水孔越远,两相压力、压力梯度、渗流速度、渗流速度梯度及含水饱和度越小;各应力带湿润半径不同,湿润半径随注水压力、注水时间的增大呈对数函数型增大,随煤层瓦斯压力、溶液表面张力的增大呈二次函数型减小,封孔深度对注水效果影响较大。根据煤与瓦斯突出理论,确定出综采工作面突出的主要影响因素为煤体物理力学性质、地应力及煤体瓦斯。建立了可注水型瓦斯吸附-解吸装置,利用该装置及其他实验系统,实验研究了煤层注水对突出因素的影响规律。得出了注水后随着煤的含水率增大,突出强度、脆性系数、抗拉强度、抗压强度、弹性模量、泊松比、粘聚力及内摩擦角减小,瓦斯驱排效应、置换效应呈二次函数型增强,抑制效应呈对数函数型增强;煤粒吸附和存储瓦斯的能力随着注水压力增大而增大。采用有限差分数值模拟方法得到了综采工作面煤层注水对煤体应力及瓦斯分布的影响规律。得出了注水后随着煤体含水率增大,卸压带宽度呈对数函数型增大,应力峰值呈幂函数型降低,应力峰值位置向煤体深部转移;在压力水驱排作用下,注水区域内瓦斯含量及压力大幅降低。根据实验及数值模拟结果,揭示了综采工作面煤层注水防突机理。现场试验结果表明,注水后各应力带湿润半径达2.36～2.59m,煤体内瓦斯压力降低了 20.04%～46.56%,瓦斯含量降低了 53.96%～71.79%,突出危险性指标均降低至临界值以下,取得了较好的注水防突效果。
黄长国[5]（2020）在《松软煤层钻孔施工三通道反循环排渣动力学机制研究》文中指出我国煤矿瓦斯灾害十分严重,煤层瓦斯大面积预抽是防治瓦斯事故的根本性措施。松软煤层由于受到地应力、煤层硬度、瓦斯等多重因素的综合影响,钻孔孔壁失稳变形过程复杂,产渣量大,目前常用的钻孔施工技术难以及时有效的排渣,钻孔施工过程中常会发生堵孔、卡钻、抱钻等现象,导致钻孔深度达不到工程需求,因此,对松软煤层钻孔排渣相关技术进行研究,提高松软煤层顺层钻孔成孔深度,对提高松软煤层瓦斯抽采效率,保障煤层开采安全具有重要的意义。本论文针对松软煤层顺层钻孔施工过程中的排渣技术难题,主要结合反循环排渣技术和外螺旋叶片排渣技术优势,采用理论研究、数值模拟、实验室实验等手段,对松软煤层三通道反循环排渣动力学机制进行了研究,论文主要包括以下几方面内容:（1）基于流体力学能量方程、等熵流动方程和气体状态方程等,分别对外螺旋排渣、压风排渣及反循环排渣的工作原理、排渣特征等进行了分析,建立了排渣过程的动力学特征模型,推导了三种排渣方式的动力学状态方程,揭示了三通道反循环钻具排渣能力与各参数之间的定量影响机制。（2）设计并构建了三通道反循环钻具排渣性能模拟实验装置,对不同的底喷孔直径、引射孔直径、引射孔倾角、引射孔数量在不同入口流量条件下的反循环钻具内的抽吸流量和抽吸负压的变化规律进行了模拟实验,实验得出:底喷孔直径为3mm,引射孔直径4mm、引射角度为20°的单排六孔式三通道反循环钻具排渣性能最佳,其中心通道的最大抽吸流量为98.9m3/h,最大抽吸负压为8.1kPa;最佳结构参数组合时,三通道反循环钻具开始工作的最低入口风量为147m3/h,随着入口流量的增加,反循环钻具系统内中心通道的抽吸流量与入口流量呈线性增加关系,而外环空流量基本保持不变,而当反循环介质的粒径越大、比重越高、气固比越小,其排渣速度也越小。（3）采用Fluent软件,利用k-ε湍流模型,分别对三通道反循环钻具在不同的底喷孔直径、引射孔直径、引射孔倾角、引射孔数量等在不同风量条件下三通道反循环钻具系统内的流速场分布、压力场分布及抽吸系数等特征进行了模拟分析,结果显示:入口风量越大,三通道反循环钻具内的流速及压力越大,底喷孔直径为3mm,引射孔直径为4mm,引射角为20°的单排六孔式反循环钻具排渣性能最佳,当入口流量分别为4m3/min和8m3/min时,反循环钻具系统内的最大流速与负压分别为199m/s、13.6kPa和439m/s、39.0kPa;反循环钻具内流速和负压最大值均位于中心通道出口附近;反循环钻具中心通道轴线方向的流速与负压总体均呈现先增大、后减小的变化规律,且最大值出现在距离喷孔出口一定位置处;随着入口风量的增加,反循环钻具系统的抽吸系数反而减小。（4）基于应力应变重构理论,根据线性摩尔-库伦屈服准则和塑性流动法则,推导出松软煤层钻孔施工过程中孔壁的充分卸压区（破碎区）、非充分卸压区（塑性变形区）分布半径及其随时间变化的关系模型,揭示了松软煤层钻孔的变形产渣机制;通过工程统计分析方法,建立了实际产渣量与钻孔深度、煤层埋深、瓦斯含量、煤层坚固性系数等的单因素及多因素定量影响函数关系。（5）结合前文研究成果,确定了三通道反循环钻具引射器的结构参数,通过对三通道反循环钻具的结构尺寸及强度进行了设计和验算,设计了三通道反循环钻具的结构参数为:中心通道直径为40mm,环空内径为71mm,环空外径为89mm,螺旋外径为133mm,引射器底采用单排六孔式均匀布置,其喷孔直径为3mm,引射孔直径为4mm,引射孔倾角为20°;设计的三通道反循环钻具的螺旋排渣、压风排渣及反循环中心通道的排渣能力分别为0.71kg/s、0.431kg/s及0.94kg/s,总设计排渣能力为2.08kg/s,能够排出200m以上松软煤层钻孔的产渣量。图[100]表[10]参[172]
刘江伟[6]（2020）在《人工裂化煤岩体的应力场改变机制及控制研究》文中研究说明深井巷道大变形、冲击地压、煤与瓦斯突出、低渗透性瓦斯抽采、坚硬顶板失稳引起强矿压等都是制约煤矿安全高效开采的关键问题,这些关键问题的发生都与高应力环境密切相关。实践证明,通过煤岩体结构改造来改善应力环境,实现应力转移是解决这些问题的有效手段。人工致裂是主动改造煤岩体结构的有效手段,但人工致裂产生的人工裂缝的形态及参数等对于煤岩体结构的改造程度、对应力场环境的改善程度等,将影响到高应力的转移卸压程度。因此,本文采用物理实验、数值模拟、理论计算和现场应用的方法,开展了人工裂化煤岩体的力学特性、应力场改变机制及控制方面的研究,取得以下主要成果:（1）揭示了含人工裂缝煤岩体在不同裂缝参数条件下的力学特征和破坏失稳规律,得出随着裂缝长度、密度的增加或者裂缝角度逐渐接近30°,试块的弹性模量、强度、能量释放也都逐渐降低,Y型裂缝对于试件的宏观破裂更有优势。得出了对煤岩体破坏有显着影响的关键裂缝参数,建立了三轴条件下含人工裂缝煤岩体的损伤方程,计算出了损伤变量,得出了裂缝参数对煤岩体的损伤影响规律,根据人工裂缝对煤岩体的损伤程度,对人工裂缝参数进行了分类。提出了等效损伤材料的生成方法,并且进行了验证。（2）人工裂缝的长度越大、间距越小、组数越多以及角度越接近于30～45°,煤岩宏观破裂的临界应力越低,峰值应力位置转移的越远,应力转移的效果越好。据此建立了宏观应力场改变的力学模型,求出了促使宏观应力改变的临界裂缝参数。（3）人工裂化煤岩体的应力转移过程主要包括以下三个阶段:（1）人工裂缝起裂前,裂缝周边的细观应力会逐渐增加,但峰值应力的位置不会发生移动;（2）随着裂缝的起裂和扩展,峰值应力逐渐增加,卸压区范围呈小幅增大,细观应力场发生改变,但峰值应力位置无明显变化;（3）当裂缝面迅速贯通,煤岩体达到宏观破裂的临界条件时,峰值应力降低,峰值点位置发生明显外移,从而产生宏观应力场的改变。（4）从人工裂化煤岩体的弱结构体特征考虑,提出了基于煤岩裂化弱结构体的应力转移理念,建立弱结构体应力转移力学模型,确定了评价弱结构体应力集中程度的四个指标;对弱结构体条件下影响应力转移的因素进行了分析,确定了人工裂缝参量—损伤变量—应力转移的定量关系。（5）分析了影响水压裂缝扩展和损伤变量的影响因素,得出了随着压裂排量、切槽长度的增加,弱结构体的损伤变量呈线性增加;随着压裂分段间距和切槽角度的增加,弱结构体的损伤变量表现为先增加后减小;分段距离为3 m、切槽角度为30°～45°的双垂直切槽的水力压裂,对弱结构体的损伤变最大;对影响弱结构体损伤的水力压裂参数的敏感性进行分析,得出控制切槽角度、增加切槽长度、增加压裂排量以及增加压裂分段数是提高损伤变量的有效方式;给出了基于损伤变量的水力压裂工艺参数的设计流程和压裂段范围、钻孔间距、钻孔角度、钻孔数量、压裂段数的计算方法。（6）分析了淮北矿业股份有限公司祁南煤矿313工作面在回采过程,底板东翼轨道运输大巷产生动压大变形的机理。提出了水力压裂大巷顶板岩层形成弱结构体卸压的控制方法;对人工裂缝的参数进行了计算,确定了水力压裂的施工方案,并进行了现场实施。现场观测表明,压裂后孔壁出现了明显的裂缝,巷道的变形量明显减小,巷道得到了有效控制。该论文有图112幅,表14个,参考文献168篇。
汪皓[7]（2020）在《突出煤层定向钻进随钻瓦斯参数动态反演及消突效果评价研究》文中研究指明煤与瓦斯突出是影响深部煤炭安全开采的主要灾害之一,随着采深的递增,地应力和煤层瓦斯参数也不断升高,加剧了煤与瓦斯突出的严重性。深部条件下,传统区域防突措施存在工期长、抽采效率低等问题,严重影响了煤矿的安全高效生产。为提高防突效率,一种大直径、远距离、高效率和低成本的定向钻进区域防突技术得到了发展,本文针对该技术在区域防突方面存在的钻孔参数设计理论依据不足、煤层瓦斯参数测定难、煤层消突评价方法不准确等难题,建立了考虑基质、裂隙应变的受载煤体双孔隙双渗透气固耦合模型,模拟分析并确定了抽采负压非定常分布下的大孔径多分支定向长钻孔布孔间距;建立并提出了煤层原位瓦斯参数反演的数学模型和方法,分析了煤层瓦斯参数区域差异性特征;建立并提出了煤层区域消突效果高效动态评价的模型和方法,并在薛湖煤矿现场进行验证,研究取得的主要成果如下:（1）探讨了抽采负压对瓦斯涌出的导流作用机制,建立了变质量瓦斯流在钻孔内流动时抽采负压压降微分方程,得到了抽采负压沿孔长方向的非定常分布模型,分析了钻孔抽采负压的衰减规律,结果表明:在已知钻孔抽采参数条件下,多分支定向梳状长钻孔孔内抽采负压变化规律符合指数函数形式。（2）基于多孔介质弹性理论、有效应力定律和吸附应变理论等理论,提出了影响煤基质应变的机械压缩系数和吸附系数,构建了考虑煤基质、裂隙变形受机械应变和吸附应变影响的受载煤体双孔隙双渗透模型,模拟了抽采负压非定常分布下大孔径多分支定向钻孔瓦斯涌出演化过程。结果表明:当抽采负压非定常分布时,定向钻孔各分支孔的瓦斯抽采有效影响半径沿孔长方向呈现逐渐减小趋势,并确定了试验煤层定向钻孔最优间距。（3）分析了钻进过程中煤屑及煤壁瓦斯涌出规律,建立了以钻孔瓦斯涌出量为基础的煤层瓦斯参数反演模型,提出了随钻测试煤层原位瓦斯压力和含量的反演方法,并进行现场应用,实现了煤层瓦斯参数测定结果的精细化和可视化。结果表明:煤层原位瓦斯参数分布不均匀,具有明显的区域差异性特征,数值上整体表现为正态分布,且反演计算误差在5.35%～18.18%之间,证明了反演模型的准确性和可靠性。（4）基于煤层原位瓦斯压力精细分布、煤层瓦斯抽采演化过程及瓦斯抽采总量,建立了煤层消突效果高效动态评价模型,并进行现场验证。结果表明:传统的煤层区域消突达标评判方法在计算煤层瓦斯总量、瓦斯抽采达标总量、抽采达标率和确定抽采达标时间上均存在较大的误差,无法保证在规定的时间内实现煤层全部抽采达标,而由新模型的计算结果与现场实际更接近,可靠性更高。本文的研究成果对于加强煤层瓦斯参数精细化和可视化研究、完善区域防突理论与技术、实现煤与瓦斯突出精准防控具有重要的理论意义和实践价值。该论文有图221幅,表17个,参考文献221篇
赵利军[8]（2020）在《纳林河二号煤矿低透气性煤层水力压裂增透技术研究》文中提出作为煤炭生产过程中的伴生资源,瓦斯本身是一种清洁能源,若能够将其高效抽采、清洁利用,不但能对高瓦斯矿井瓦斯治理起到促进作用,同时能够变废为宝,在减小环境污染的同时能为矿井带来经济效益。瓦斯的高效抽采综合利用符合我国现代能源及煤炭工业安全、高效、绿色的发展方向,也是高瓦斯矿井瓦斯综合治理利用的福音。然而我国有很多高瓦斯矿井存在煤层瓦斯含量高、压力大、渗透率低的特点,造成该部分煤层的瓦斯抽采效率较低,对矿井瓦斯治理及安全生产带来很大的威胁。本文针对纳林河二号煤矿3#高瓦斯低透气性煤层瓦斯抽采难题,对含水条件下煤对瓦斯吸附-解吸影响进行了研究,通过分析纳林河二号煤矿地质条件和实施水力压裂试验确定出适合纳林河二号煤矿的煤层水力压裂参数:纳林河二号煤矿3#煤层水力压裂封孔长度为16m;破裂压力为9MPa,裂缝延伸压力为8MPa,煤层注水量为7.5m3,注水流量为200L/min。在36采区皮带巷展开水力压裂工业性试验,通过对水力压裂前后测试孔和观测孔瓦斯监测数据的分析可知,对煤体进行水力压裂施工后,各观测孔瓦斯浓度、混合流量和纯量较测试孔均出现一定的增加,1号孔的压裂效果最明显,各项指标提高较大,瓦斯浓度、混合流量及纯量分别为测试孔的0.866、4.94和4.69倍;2号观测孔提高的程度最小,瓦斯浓度为测试孔的0.375倍,混合流量为测试孔的3.26倍,纯量为测试孔的1.24倍。通过水力压裂增加煤层的透气性,有效提高钻孔瓦斯抽采的混量和纯量,以提高瓦斯抽采效果及治理效果,降低突出危险性,实现了矿井的安全生产。
曹垚林[9]（2020）在《水力化技术防治煤与瓦斯突出研究现状及展望》文中认为煤层卸压增透是防治煤与瓦斯突出的有效手段,煤岩体结构改造是煤层卸压增透的核心问题,水力化技术是防治煤与瓦斯突出的有效手段。基于煤与瓦斯突出综合假说分析了水力化防突措施的技术原理,简要介绍了我国应用广泛的单项水力化卸压增透技术,指出复合水力化防治煤与瓦斯突出防治措施是水力化防突技术措施发展方向,重点介绍了"钻-冲-割"耦合卸压防突措施、压-钻-冲一体化综合防突措施、基于水力压裂的超声波增透防突等综合措施,为水力化技术防治煤与瓦斯突出指出了新思路;对总体发展趋势进行了展望,认为深部煤岩体复合动力灾害一体化防治、智能化水力卸压增透技术及装备研发等方面是未来主要研究方向。
王念鑫[10]（2020）在《钻扩一体化卸压增透技术在桑树坪煤矿的应用研究》文中认为陕西陕煤韩城矿业有限公司桑树坪煤矿3#煤层透气性差,属罗难抽采煤层,煤体松软,突出类型为地应力半导型;原可作为保护层开采的上覆2#煤层和下部11#层经鉴定为突出煤层,矿井不能继续采用开采保护层作为消除3#煤层突出危险性的区域突措施,需要研究新的治理3#煤层瓦斯的方案,为公司具有相似煤层赋存条件的煤层瓦斯治理提供技术支撑。论文以桑树坪煤矿试验区的地质资料为基础。研究确定在底板岩巷利用高压水射流钻扩一体化卸压增透技术施工穿层钻孔,利用矿井抽采系统预抽3#煤层待掘巷道条带瓦斯,验证其在桑树坪煤矿单一煤层防治煤与瓦斯突出中的效果。论文测定了试验区3#煤层瓦斯基本参数,为试验后期效果对比提供了有力的依据;理论分析了试验区底板岩巷相对于上覆掘进煤巷的合理水平位置及法相距离。研究表明,底板岩巷的合理布置,即可以对上覆煤体进行有效卸压,又可以减少穿层钻孔施工的工程量;通过对高压水射流钻扩一体化技术考察发现,此技术能使试验区钻孔瓦斯流量衰减系数减小1～5倍,钻孔瓦斯涌出量提高1倍,钻孔抽采浓度提高1倍、单孔抽采提高0.6倍,钻孔抽采半径提高0.3倍,水力扩孔排出了大量煤屑,增大了煤层内部自由空间,卸除了煤层中的部分应力,消除了煤体的弹性能,结合使用瓦斯抽采系统,能有效消除3#煤层突出危险性。钻扩一体化卸压增透技术以桑树坪煤矿的应用研究得出,高压水射流钴扩一体化卸压增透技术适用于桑树坪煤矿松软、地应力主导突出的3#煤层瓦斯灾害的预防和治理。
二、施工工艺对煤与瓦斯突出的影响分析（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、施工工艺对煤与瓦斯突出的影响分析（论文提纲范文）
（1）煤层群采动卸压煤与覆岩裂隙演化特征及其对瓦斯抽采的影响（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 引言 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 研究目的 |
| 2 文献综述 |
| 2.1 国内外研究现状 |
| 2.1.1 采动影响下采动应力研究现状 |
| 2.1.2 采动影响下采动裂隙研究现状 |
| 2.1.3 采动位移分布特征研究现状 |
| 2.1.4 煤体渗流特征研究现状 |
| 2.1.5 煤层低瓦斯与应力耦合灾变机制研究现状 |
| 2.2 问题分析归纳 |
| 2.3 研究内容与研究方法 |
| 2.3.1 研究内容 |
| 2.3.2 研究方法 |
| 2.3.3 技术路线 |
| 3 复合采动邻近煤层应力场、裂隙场及瓦斯渗流特征 |
| 3.1 煤层裂隙结构特征及其分类 |
| 3.2 单次采动下煤岩损伤及渗流规律实验研究 |
| 3.2.1 试验装置与实验方案 |
| 3.2.2 单次采动循环加卸载路径下应力-应变关系 |
| 3.2.3 单次采动循环加卸载路径下峰值应力 |
| 3.2.4 单次采动梯级循环加卸载路径下残余应力分析 |
| 3.2.5 单次采动梯级循环加卸载路径下变形渗流特征 |
| 3.3 二次采动下煤岩损伤及渗流规律实验研究 |
| 3.3.1 试验装置与实验方案 |
| 3.3.2 二次采动循环加卸载路径下应力-应变关系 |
| 3.3.3 二次采动循环加卸载路径下峰值应力 |
| 3.3.4 二次采动梯级循环加卸载路径下残余应力分析 |
| 3.3.5 二次采动梯级循环加卸载路径下变形渗流特征 |
| 3.4 邻近煤层低瓦斯耦合灾变机制 |
| 3.4.1 含气煤样低气压耦合渗流灾变物理实验设计 |
| 3.4.2 实验结果分析 |
| 3.4.3 承压煤层低瓦斯耦合灾变机理 |
| 3.5 采动应力分布与渗透率分区 |
| 3.6 本章小结 |
| 4 近距离煤层群卸压开采应力场及覆岩裂隙场特征实验研究 |
| 4.1 煤层群开采裂隙演化相似模拟实验 |
| 4.1.1 煤层及顶板条件 |
| 4.1.2 相似模拟相似比确定方法 |
| 4.1.3 模型铺设与测点布置 |
| 4.2 煤层群开采条件下覆岩位移与采动应力演化特征 |
| 4.2.1 岩层移动特征 |
| 4.2.2 采动应力场演化特征 |
| 4.3 采动裂隙场量化分析 |
| 4.3.1 单次采动条件下采动裂隙场演化规律 |
| 4.3.2 二次采动条件下采动裂隙场演化规律 |
| 4.4 重复采动覆岩“三带”特征 |
| 4.4.1 单次采动条件下覆岩“三带”特征 |
| 4.4.2 二次采动条件下覆岩“三带”特征 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 采动卸压瓦斯抽采有利区识别及瓦斯富集特征 |
| 5.1 覆岩破坏高度理论计算 |
| 5.1.1 垮落带最大高度计算 |
| 5.1.2 裂隙带最大高度计算 |
| 5.1.3 沙曲煤矿“两带”最大高度计算 |
| 5.2 采动覆岩采动裂隙量化表征 |
| 5.3 采动裂隙发育演化规律数值模拟研究 |
| 5.3.1 数值模拟软件选择 |
| 5.3.2 数值模拟煤岩层参数选取 |
| 5.3.3 数值计算物理模型 |
| 5.3.4 采动裂隙演化规律的模拟结果 |
| 5.4 采动煤岩体瓦斯运移特征数值模拟研究 |
| 5.4.1 物理模型建立及模型参数 |
| 5.4.2 采场瓦斯运移规律模拟结果 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 瓦斯抽采有利区定向长钻孔瓦斯抽采 |
| 6.1 试验工作面概况 |
| 6.1.1 工作面位置及地质情况 |
| 6.1.2 采动卸压瓦斯抽采有利区顶板观测 |
| 6.2 钻孔窥视法观测钻孔周围裂隙演化特征 |
| 6.2.1 基于Matlab开发的图像分析处理 |
| 6.2.2 4305后部工作面顶板采动裂隙分布规律及演化特征 |
| 6.3 裂隙带定向长钻孔瓦斯抽采技术参数确定 |
| 6.3.1 钻孔施工层位 |
| 6.3.2 开孔位置选择钻孔参数设计 |
| 6.4 采动裂隙带定向钻孔瓦斯抽采效果分析 |
| 6.4.1 胶带巷处钻场裂隙带抽采数据分析 |
| 6.4.2 轨道巷处钻场裂隙带抽采数据分析 |
| 6.4.3 采动裂隙带定向钻孔抽采效果评价 |
| 6.5 本章小结 |
| 7 结论 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 创新点 |
| 7.3 展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历及在学研究成果 |
| 学位论文数据集 |
（2）下向钻孔机械破煤造穴快速卸压增透机制及瓦斯抽采技术研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| abstract |
| 变量注释表 |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.3 存在的问题 |
| 1.4 主要研究内容和技术路线 |
| 2 高应力煤体瓦斯赋存及其流动通道应力响应特征 |
| 2.1 平顶山矿区瓦斯地质特征 |
| 2.2 煤体多元物性参数及孔裂隙结构特征 |
| 2.3 煤体瓦斯吸附解吸特性 |
| 2.4 煤体瓦斯流动通道应力响应特征 |
| 2.5 深部高应力煤体瓦斯抽采瓶颈及工作面合理增透技术 |
| 2.6 小结 |
| 3 卸荷速率对煤体损伤破坏影响的力学机制 |
| 3.1 实验方法 |
| 3.2 煤样常规压缩实验 |
| 3.3 不同力学路径下煤体损伤破坏特征 |
| 3.4 卸荷速率对煤体力学行为及损伤特性的影响 |
| 3.5 卸荷煤体损伤破坏力学机制分析 |
| 3.6 小结 |
| 4 卸荷速率对煤体渗透率演化的影响机制 |
| 4.1 试验方法 |
| 4.2 多重路径下煤体渗透性演化 |
| 4.3 煤体损伤卸荷增透机制及渗透率演化模型 |
| 4.4 造穴煤体卸荷损伤增透机理 |
| 4.5 小结 |
| 5 下向钻孔机械造穴高效破煤特性及输煤排渣特征 |
| 5.1 下向钻孔造穴卸荷增透技术困境 |
| 5.2 下向钻孔造穴破煤技术方法优化 |
| 5.3 机械造穴刀具破煤特性分析 |
| 5.4 下向钻孔输煤排渣特征研究 |
| 5.5 小结 |
| 6 下向钻孔机械造穴煤体快速卸压增透效果模拟研究 |
| 6.1 机械造穴破煤效果实验研究 |
| 6.2 下向钻孔机械造穴前后煤体卸荷损伤对比 |
| 6.3 下向钻孔机械造穴前后煤体渗透率分布及瓦斯抽采效果 |
| 6.4 小结 |
| 7 下向钻孔机械造穴强化瓦斯抽采技术及工程验证 |
| 7.1 下向钻孔机械造穴全套装备研发 |
| 7.2 下向钻孔机械造穴现场实验方案及施工参数考察 |
| 7.3 下向钻孔机械造穴强化瓦斯抽采系统保障及施工工艺流程 |
| 7.4 下向钻孔机械造穴卸压效果考察 |
| 7.5 下向钻孔机械造穴强化瓦斯抽采效果分析 |
| 7.6 机械造穴区段煤巷掘进验证 |
| 7.7 区域瓦斯治理工程成本分析 |
| 7.8 小结 |
| 8 主要结论、创新点与展望 |
| 8.1 主要结论 |
| 8.2 创新点 |
| 8.3 研究展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历 |
| 学位论文数据集 |
（3）平煤八矿高应力强突出区应力演化规律及突出防治技术研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| abstract |
| 变量注释表 |
| 1 绪论 |
| 1.1 选题背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.3 主要研究内容及技术路线 |
| 2 矿井瓦斯地质特征及煤体特点 |
| 2.1 瓦斯地质特征 |
| 2.2 煤的物性参数 |
| 2.3 煤样孔裂隙特征 |
| 2.4 工作面地应力特征与瓦斯异常联系 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 工作面应力演化数值模拟 |
| 3.1 模型的建立与分析过程 |
| 3.2 丁组煤柱影响下应力分布状态 |
| 3.3 戊组煤层开采影响下应力演化分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 突出危险性分析及针对性措施 |
| 4.1 煤体渗透率变化及突出危险性 |
| 4.2 瓦斯治理分区 |
| 4.3 工作面瓦斯治理措施 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 突出防治措施效果考察 |
| 5.1 钻孔施工及造穴情况 |
| 5.2 瓦斯抽采情况及残余参数测定 |
| 5.3 掘进期间区域防突验证 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 主要结论与展望 |
| 6.1 主要结论 |
| 6.2 研究展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历 |
| 学位论文数据集 |
（4）综采工作面煤层注水渗流模型及防突机理研究与应用（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 引言 |
| 2 文献综述 |
| 2.1 选题的意义及目的 |
| 2.1.1 选题意义 |
| 2.1.2 课题来源及目的 |
| 2.2 国内外煤层注水渗流模型的研究现状 |
| 2.2.1 煤层注水技术的研究现状 |
| 2.2.2 多孔介质多相渗流理论的研究现状 |
| 2.2.3 煤层注水渗流数值模拟的研究现状 |
| 2.3 国内外水力化防突技术及其防突机理的研究现状 |
| 2.3.1 煤与瓦斯突出机理的研究现状 |
| 2.3.2 水力化防突技术的研究现状 |
| 2.3.3 煤层注水防突机理的研究现状 |
| 2.4 课题的研究内容及方法 |
| 2.4.1 研究内容 |
| 2.4.2 研究方法 |
| 3 综采工作面煤层注水两相渗流模型研究 |
| 3.1 综采工作面煤层注水两相渗流过程及影响因素 |
| 3.1.1 煤层注水两相渗流过程 |
| 3.1.2 煤层注水两相渗流影响因素 |
| 3.2 综采工作面煤层注水两相渗流物理模型及假设条件 |
| 3.2.1 多孔介质水气两相渗流机理 |
| 3.2.2 煤层注水两相渗流物理模型 |
| 3.2.3 煤层注水两相渗流假设条件 |
| 3.3 综采工作面煤层注水两相渗流数学模型的建立 |
| 3.3.1 水相渗流区域数学模型 |
| 3.3.2 瓦斯相渗流区域数学模型 |
| 3.3.3 两相交界面数学模型 |
| 3.3.4 含水饱和度分布数学模型 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 综采工作面煤层注水两相渗流及影响因素的数值模拟研究 |
| 4.1 数值模拟方法及模型参数设定 |
| 4.1.1 数值模拟方法 |
| 4.1.2 数值模型建立及参数设定 |
| 4.2 综采工作面煤层注水两相渗流的数值模拟及分析 |
| 4.2.1 两相压力分布规律 |
| 4.2.2 两相渗流速度分布规律 |
| 4.2.3 含水饱和度分布规律 |
| 4.2.4 综采工作面煤层注水两相渗流规律分析 |
| 4.3 综采工作面煤层注水影响因素的数值模拟及分析 |
| 4.3.1 注水压力 |
| 4.3.2 注水时间 |
| 4.3.3 封孔深度 |
| 4.3.4 注水孔直径 |
| 4.3.5 煤层瓦斯压力 |
| 4.3.6 溶液表面张力 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 煤层注水对综采工作面突出因素影响的实验研究 |
| 5.1 综采工作面煤与瓦斯突出因素分析 |
| 5.2 煤层注水对煤体物理力学性质影响实验 |
| 5.2.1 对煤体突出强度的影响 |
| 5.2.2 对煤体脆性系数的影响 |
| 5.2.3 对煤体力学参数的影响 |
| 5.3 煤层注水对煤体瓦斯赋存影响实验 |
| 5.3.1 实验装置、计算方法及实验方案 |
| 5.3.2 不同粒度干燥煤样的瓦斯吸附-解吸实验结果与分析 |
| 5.3.3 注水对煤体瓦斯驱排效应的影响 |
| 5.3.4 注水对煤体瓦斯置换效应的影响 |
| 5.3.5 注水对煤体瓦斯抑制效应的影响 |
| 5.4 煤层注水对煤体孔隙瓦斯吸-脱附特性影响实验 |
| 5.4.1 实验装置及实验方案 |
| 5.4.2 注水对孔隙瓦斯吸脱-附特性的影响 |
| 5.4.3 注水对孔隙特征的影响 |
| 5.4.4 注水改变孔隙吸-脱附特性机理分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 基于煤层注水的综采工作面防突机理研究 |
| 6.1 煤层注水对煤体应力及瓦斯分布影响的研究 |
| 6.1.1 研究方法及控制方程 |
| 6.1.2 煤层注水对煤体应力分布的影响 |
| 6.1.3 煤层注水对煤体瓦斯分布的影响 |
| 6.2 综采工作面煤层注水防突机理的综合分析 |
| 6.2.1 煤层注水对煤体物理力学性质影响机理分析 |
| 6.2.2 煤层注水对煤体应力影响机理分析 |
| 6.2.3 煤层注水对煤体瓦斯影响机理分析 |
| 6.2.4 煤层注水防突作用机理综合分析 |
| 6.3 本章小结 |
| 7 综采工作面煤层注水防突的现场试验研究 |
| 7.1 现场概况 |
| 7.1.1 矿井概况 |
| 7.1.2 工作面概况 |
| 7.2 煤层注水防突工艺方案的制定 |
| 7.2.1 煤层可注性分析 |
| 7.2.2 煤层注水系统的布置 |
| 7.2.3 煤层注水防突工艺参数的选取 |
| 7.3 煤层注水湿润煤体效果的测定及验证 |
| 7.3.1 测定方案 |
| 7.3.2 测定结果及分析 |
| 7.3.3 现场试验与数值模拟结果的对比验证 |
| 7.4 煤层注水防突效果测定及分析 |
| 7.4.1 注水前后煤体瓦斯压力及瓦斯含量变化 |
| 7.4.2 注水前后煤体突出危险性指标的变化 |
| 7.4.3 注水前后瓦斯排放孔中瓦斯涌出速度的变化 |
| 7.5 本章小结 |
| 8 结论 |
| 8.1 结论 |
| 8.2 创新点 |
| 8.3 建议及展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历及在学研究成果 |
| 学位论文数据集 |
（5）松软煤层钻孔施工三通道反循环排渣动力学机制研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 选题的背景和意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 松软煤层钻机及钻具研究现状 |
| 1.2.2 松软煤层钻孔排渣成孔理论研究现状 |
| 1.2.3 螺旋钻杆排渣技术研究现状 |
| 1.2.4 反循环排渣理论及技术研究现状 |
| 1.3 主要存在的问题 |
| 1.4 研究内容与技术路线 |
| 1.4.1 研究内容 |
| 1.4.2 研究方法与技术路线 |
| 2 三通道反循环排渣动力学特征分析 |
| 2.1 螺旋排渣动力学特征分析 |
| 2.1.1 螺旋钻进的工作原理 |
| 2.1.2 螺旋排渣成孔机制 |
| 2.1.3 螺旋排渣动力学特征 |
| 2.2 压风排渣力学特征分析 |
| 2.2.1 压风排渣技术原理 |
| 2.2.2 压风排渣动力学模型 |
| 2.2.3 压风排渣能力分析 |
| 2.3 反循环连续排渣力学特征 |
| 2.3.1 反循环钻进的工作原理 |
| 2.3.2 反循环连续排渣特征 |
| 2.3.3 贯通式反循环排渣动力学特征 |
| 2.4 三通道反循环排渣动力学特征 |
| 2.4.1 三通道反循环排渣工作原理 |
| 2.4.2 三通道反循环排渣技术特点 |
| 2.4.3 三通道反循环排渣动力学特征 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 三通道反循环排渣性能模拟实验研究 |
| 3.1 三通道反循环排渣模拟实验设计 |
| 3.1.1 实验装置设计 |
| 3.1.2 钻具结构参数选择 |
| 3.1.3 循环介质物料选择 |
| 3.1.4 数据采集及处理系统 |
| 3.2 不同结构参数对反循环排渣性能影响分析 |
| 3.2.1 底喷孔直径对反循环排渣性能影响分析 |
| 3.2.2 引射孔直径对反循环排渣性能影响分析 |
| 3.2.3 引射孔倾角对反循环排渣性能影响分析 |
| 3.2.4 引射孔数量对反循环排渣性能影响分析 |
| 3.3 入口流量对反循环排渣性能影响分析 |
| 3.3.1 入口流量对抽吸负压的影响分析 |
| 3.3.2 入口流量对抽吸流量与外环空流量的影响分析 |
| 3.4 循环介质对反循环性能的影响分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 三通道反循环排渣特性数值模拟研究 |
| 4.1 数值模拟方案 |
| 4.1.1 数学模型的选择 |
| 4.1.2 物理模型建立 |
| 4.1.3 网格划分与边界条件 |
| 4.2 不同反循环结构参数中心通道速度场分布规律 |
| 4.2.1 底喷孔直径对速度场的影响规律 |
| 4.2.2 引射孔直径对速度场的影响规律 |
| 4.2.3 引射孔倾角对速度场影响规律 |
| 4.2.4 引射孔数量对速度场的影响规律 |
| 4.3 不同反循环结构参数中心通道压力场分布规律 |
| 4.3.1 底喷孔直径对压力场的影响规律 |
| 4.3.2 引射孔直径对压力场的影响规律 |
| 4.3.3 引射孔数量对压力场的影响规律 |
| 4.4 不同反循环结构参数抽吸性能特征 |
| 4.4.1 底喷孔直径对抽吸系数的影响规律 |
| 4.4.2 引射孔直径对抽吸系数的影响规律 |
| 4.4.3 引射孔倾角对抽吸系数的影响规律 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 松软煤层顺层钻孔变形产渣机制研究 |
| 5.1 松软煤层顺层钻孔变形失效机制 |
| 5.2 松软煤层产渣机理及控制机制研究 |
| 5.2.1 钻头破煤产渣量分析 |
| 5.2.2 松软煤层钻孔蠕变变形产渣量分析 |
| 5.2.3 松软煤层产渣控制机制 |
| 5.3 松软煤层钻孔产渣能力预测模型 |
| 5.3.1 钻孔理论产渣量计算 |
| 5.3.2 钻孔产渣量单因素影响分析 |
| 5.3.3 钻孔产渣量预测模型建立 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 三通道反循环连续排渣钻具结构设计 |
| 6.1 三通道反循环排渣钻具结构确定 |
| 6.2 三通道反循环钻具结构参数设计 |
| 6.2.1 三通道反循环钻具尺寸设计 |
| 6.2.2 三通道反循环引射器的结构参数设计 |
| 6.3 三通道反循环排渣能力计算 |
| 6.3.1 外螺旋排渣能力计算 |
| 6.3.2 外螺旋压风排渣能力计算 |
| 6.3.3 反循环中心通道排渣计算 |
| 6.4 本章小结 |
| 7 结论与展望 |
| 7.1 主要结论 |
| 7.2 主要创新点 |
| 7.3 研究展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简介及读博期间主要科研成果 |
| 1. 作者简介 |
| 2. 读博期间安徽理工大学排名第一单位学术论文 |
| 3. 读博期间其他主要成果 |
（6）人工裂化煤岩体的应力场改变机制及控制研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| abstract |
| 变量注释表 |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 研究现状及发展趋势 |
| 1.3 存在的问题 |
| 1.4 研究内容与研究方法 |
| 2 人工裂化煤岩体的裂缝形态特征及定量损伤分析 |
| 2.1 人工裂缝的形态特征 |
| 2.2 人工裂缝对煤岩力学性能和破坏特征的影响 |
| 2.3 基于人工裂缝形态的损伤变量计算 |
| 2.4 人工裂缝对煤岩体力学参数的定量影响 |
| 2.5 等效损伤材料的生成和验证 |
| 2.6 小结 |
| 3 人工裂化煤岩体的应力场改变规律 |
| 3.1 模型建立及参数确定 |
| 3.2 人工裂缝周边的应力和位移 |
| 3.3 人工裂缝形态对细观应力场的改变规律 |
| 3.4 含人工裂缝煤岩体的细宏观应力场改变过程 |
| 3.5 人工裂缝对宏观破裂及应力场的改变规律 |
| 3.6 人工裂缝对煤岩体宏观应力场改变的力学条件 |
| 3.7 小结 |
| 4 人工裂化煤岩的弱结构体应力改变机制 |
| 4.1 人工裂化煤岩的弱结构体应力转移效应 |
| 4.2 人工裂化煤岩弱结构体的应力转移力学模型 |
| 4.3 弱结构体条件下影响应力转移的因素分析 |
| 4.4 小结 |
| 5 水力压裂应力转移的关键参数确定 |
| 5.1 水力压裂参数优化 |
| 5.2 水力压裂工艺设计及参数确定方法 |
| 5.3 小结 |
| 6 工程应用及分析 |
| 6.1 工作面条件 |
| 6.2 控制原理 |
| 6.3 水力压裂工艺和参数的确定 |
| 6.4 水力压裂实施方案 |
| 6.5 水力压裂的现场实施 |
| 6.6 效果分析 |
| 6.7 小结 |
| 7 结论与展望 |
| 7.1 主要结论 |
| 7.2 主要创新点 |
| 7.3 研究展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历 |
| 学位论文数据集 |
（7）突出煤层定向钻进随钻瓦斯参数动态反演及消突效果评价研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| abstract |
| 变量注释表 |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.3 存在问题及不足 |
| 1.4 主要研究内容 |
| 1.5 研究方法及路线 |
| 2 定向钻孔孔内负压分布规律研究 |
| 2.1 抽采负压对瓦斯流动的影响 |
| 2.2 钻孔抽采负压损失分析 |
| 2.3 钻孔负压分布模型 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 定向钻孔瓦斯抽采效果数值模拟 |
| 3.1 煤体物理结构的简化及假设 |
| 3.2 含瓦斯煤气固耦合模型的建立 |
| 3.3 定解条件 |
| 3.4 模型建立 |
| 3.5 定向钻孔单孔和全孔瓦斯抽采效果模拟分析 |
| 3.6 本章小结 |
| 4 定向钻进随钻瓦斯参数动态反演模型研究 |
| 4.1 煤屑瓦斯放散机理 |
| 4.2 孔壁瓦斯流动机理 |
| 4.3 随钻瓦斯参数动态反演模型建立 |
| 4.4 随钻瓦斯参数动态反演方法 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 定向钻进随钻瓦斯参数动态反演结果分析 |
| 5.1 定向钻进系统介绍 |
| 5.2 工作面概况 |
| 5.3 定向钻进随钻瓦斯参数动态反演 |
| 5.4 随钻煤层瓦斯参数动态反演结果验证 |
| 5.5 随钻煤层瓦斯参数动态反演结果分析 |
| 5.6 煤层瓦斯参数分布规律分析 |
| 5.7 本章小结 |
| 6 煤层区域消突效果及评价研究 |
| 6.1 煤层区域消突效果规律研究 |
| 6.2 煤层区域消突效果评价研究 |
| 6.3 定向钻进区域消突技术经济性分析 |
| 6.4 本章小结 |
| 7 结论与展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 创新点 |
| 7.3 展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历 |
| 学位论文数据集 |
（8）纳林河二号煤矿低透气性煤层水力压裂增透技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景和意义 |
| 1.2 国内外研究开发现状和发展趋势 |
| 1.2.1 低透气性煤层增透技术研究现状 |
| 1.2.2 水力压裂增透机理研究现状 |
| 1.2.3 研究存在的问题与不足 |
| 1.3 研究方法、内容及技术路线 |
| 1.3.1 研究方法及内容 |
| 1.3.2 技术路线 |
| 第2章 纳林河二号煤矿瓦斯赋存规律研究 |
| 2.1 纳林河二号煤矿地质与生产分析 |
| 2.1.1 煤矿交通位置及井田概况 |
| 2.1.2 煤层情况 |
| 2.1.3 矿井生产概况 |
| 2.2 矿井瓦斯赋存状况分析 |
| 2.3 矿井通风系统 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 水对煤体瓦斯吸附-解吸影响规律研究 |
| 3.1 煤层水力压裂对瓦斯运移的影响 |
| 3.1.1 水力压裂的瓦斯驱赶效应 |
| 3.1.2 水力压裂对瓦斯流态的影响 |
| 3.2 瓦斯基础参数实验室测定 |
| 3.2.1 煤的孔隙率测定 |
| 3.2.2 煤的工业分析 |
| 3.2.3 吸附常数测定 |
| 3.2.4 瓦斯放散初速度测定 |
| 3.2.5 坚固性系数测定 |
| 3.3 水分对煤的等温吸附-解吸特性影响研究 |
| 3.3.1 煤对甲烷的吸附模型 |
| 3.3.2 水分对煤吸附甲烷的影响 |
| 3.3.3 注水煤样等温吸附-解吸特性研究 |
| 3.4 水分对煤层瓦斯解吸规律影响研究 |
| 3.4.1 注水对等温解吸特性的影响 |
| 3.4.2 水分对煤层甲烷解吸速度的影响 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 煤层水力压裂工业试验 |
| 4.1 水力压裂试验地点概况 |
| 4.2 水力压裂装备及工艺流程 |
| 4.2.1 水力压裂装备系统 |
| 4.2.2 水力压裂工艺流程 |
| 4.3 水力压裂前的准备 |
| 4.3.1 压裂设备的安装、调试及材料准备 |
| 4.3.2 压裂钻孔的布置 |
| 4.3.3 压裂钻孔封孔 |
| 4.3.4 压裂瓦斯浓度监控 |
| 4.3.5 巷道变形测试 |
| 4.3.6 钻孔瓦斯流量观测 |
| 4.4 煤层水力压裂实施 |
| 4.4.1 压裂液注入 |
| 4.4.2 压裂系统调试 |
| 4.4.3 泵注程序设计 |
| 4.4.4 水力压裂实施及分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 煤层压裂后瓦斯抽吸效果分析 |
| 5.1 压裂前后瓦斯浓度监测及对比分析 |
| 5.2 压裂前后瓦斯抽采量对比分析 |
| 5.3 压裂前后巷道变形情况对比 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读硕士学位期间发表的学术论文目录 |
（9）水力化技术防治煤与瓦斯突出研究现状及展望（论文提纲范文）
| 1 煤与瓦斯突出机理研究进展 |
| 2 水力化技术防治煤与瓦斯突出研究现状 |
| 2.1 单项水力化卸压增透技术措施 |
| 2.1.1 煤层注水防治煤与瓦斯突出技术 |
| 2.1.2 水力压裂防治煤与瓦斯突出技术 |
| 2.1.3 水力割缝防治煤与瓦斯突出技术 |
| 2.1.4 水力冲孔造穴防治煤与瓦斯突出技术 |
| 2.1.5 可控冲击波增透防治煤与瓦斯突出技术 |
| 2.2 复合水力化防治煤与瓦斯突出防治措施 |
| 3 水力化防治煤与瓦斯突出措施存在不足及展望 |
| 3.1 现有研究存在的不足 |
| 3.2 水力化防治煤与瓦斯突出措施展望 |
| 4 结语 |
（10）钻扩一体化卸压增透技术在桑树坪煤矿的应用研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 研究意义 |
| 1.3 国内外研究现状 |
| 1.4 研究内容及技术路线 |
| 2 矿井及试验区概况 |
| 2.1 矿井概况 |
| 2.2 试验区域概况 |
| 3试验区3#煤层瓦斯基本参数测定 |
| 3.1 瓦斯基本参数实验室测试 |
| 3.2 瓦斯压力测定结果 |
| 3.3 瓦斯含量测定结果 |
| 3.4 百米煤孔初始瓦斯涌出量及衰减系数结果 |
| 3.5 小结 |
| 4 穿层钻孔钻扩一体化卸压增透工艺及技术参数研究 |
| 4.1 煤巷条带底板岩巷合理位置数值模拟分析 |
| 4.1.1 底板巷法向距离 |
| 4.1.2 底板巷水平位置 |
| 4.2 高压水射流钻扩一体化装置及工艺 |
| 4.2.1 高压水射流钻扩一体化装置简介 |
| 4.2.2 高压水射流扩孔流程及步骤 |
| 4.2.3 高压水射流工艺参数确定 |
| 4.3 3~#煤层穿层钻孔及穿层扩孔钻孔抽采半径考察 |
| 4.3.1 普通穿层钻孔有效抽采半径考察方案 |
| 4.3.2 普通穿层钻孔抽采半径检验验证 |
| 4.3.3 穿层扩孔钻孔有效抽采半径考察方案 |
| 4.3.4 穿层扩孔钻孔抽采半径检验验证 |
| 4.4 高压水射流钻扩一体化卸压增透工艺参数考察 |
| 4.4.1 高压水射流扩孔效果初步试验方案 |
| 4.4.2 高压水射流扩孔效果初步试验效果 |
| 4.4.3 高压水射流扩孔卸压增透扩大试验方案 |
| 4.4.4 扩大试验预抽效果分析 |
| 4.5 小结 |
| 5 底板岩巷穿层扩孔钻孔预抽区域防突效果检验 |
| 5.1 预抽效果达标评判要求及考察指标 |
| 5.1.1 预抽效果达标评判要求及评价单元划分原则 |
| 5.1.2 预抽效果达标评判评价指标 |
| 5.2 高压水射流扩孔卸压增透措施现场实施情况 |
| 5.2.1 底板巷穿层扩孔钻孔预抽煤巷条带煤层瓦斯区域措施执行流程 |
| 5.2.2 4321底板巷穿层扩孔钻孔设计及施工情况 |
| 5.3 4321底板巷穿层扩孔钻孔施工及抽采情况 |
| 5.4 评价单元效果检验情况及掘进情况分析 |
| 5.5 小结 |
| 6 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 |
四、施工工艺对煤与瓦斯突出的影响分析（论文参考文献）
- [1]煤层群采动卸压煤与覆岩裂隙演化特征及其对瓦斯抽采的影响[D]. 皮希宇. 北京科技大学, 2021(08)
- [2]下向钻孔机械破煤造穴快速卸压增透机制及瓦斯抽采技术研究[D]. 郝从猛. 中国矿业大学, 2021
- [3]平煤八矿高应力强突出区应力演化规律及突出防治技术研究[D]. 席传鹏. 中国矿业大学, 2021
- [4]综采工作面煤层注水渗流模型及防突机理研究与应用[D]. 王龙飞. 北京科技大学, 2021(08)
- [5]松软煤层钻孔施工三通道反循环排渣动力学机制研究[D]. 黄长国. 安徽理工大学, 2020(07)
- [6]人工裂化煤岩体的应力场改变机制及控制研究[D]. 刘江伟. 中国矿业大学, 2020(07)
- [7]突出煤层定向钻进随钻瓦斯参数动态反演及消突效果评价研究[D]. 汪皓. 中国矿业大学, 2020(07)
- [8]纳林河二号煤矿低透气性煤层水力压裂增透技术研究[D]. 赵利军. 太原理工大学, 2020(01)
- [9]水力化技术防治煤与瓦斯突出研究现状及展望[J]. 曹垚林. 煤矿安全, 2020(10)
- [10]钻扩一体化卸压增透技术在桑树坪煤矿的应用研究[D]. 王念鑫. 西安科技大学, 2020(01)