基于Fluent采空区瓦斯抽采仿真模拟在寺河矿的应用研究

为了提高晋煤寺河矿采空区瓦斯抽采效率低的现状,结合寺河矿采空区瓦斯抽采模式,通过分析寺河矿煤层特性,采空区抽采方法,建立瓦斯抽采模型,应用仿真模拟软件对不同瓦斯抽采方案的瓦斯运移规律进行仿真模拟,对模拟结果进行对比分析最后制定和改善了具体的采空区瓦斯抽采实施方案。     

瓦斯抽采钻孔“两堵一注”带压封孔技术及装置研究

针对瓦斯抽采过程中存在瓦斯抽采浓度低、抽采量小等问题,提出了"两堵一注"带压封孔技术,并根据封孔过程中存在的问题,自主研制了气动增压封孔装置。阐述了"两堵一注"带压封孔技术及装置的工作原理及工艺流程,并进行了现场工业试验,结果表明:"两堵一注"带压封孔技术及装置的应用实现了封孔工艺由手动封孔向机械化封孔转变,能够实现在指定深度封孔,提高了封孔质量,使单孔瓦斯抽采负压由8 k Pa提高到18 k Pa以上;单孔瓦斯抽采浓度由35%提高到65%以上;单孔瓦斯抽采量由0.04~0.05 m3/min左右提高到0.11 m3/min左右,为快速实现瓦斯抽采达标和矿井安全高效生产提供了保证。     

顺煤层水力割缝抽采煤层瓦斯渗流规律数值模拟

为得到顺煤层水力割缝抽采瓦斯渗流规律以及预测水力割缝后瓦斯气体抽采量,结合渗流力学和弹塑性力学理论,建立了水力割缝抽采煤层瓦斯的固流耦合数学模型,同时给出了相应初始条件及边界条件。利用Madab计算得到顺煤层水力割缝后煤体应力场、瓦斯压力场以及瓦斯抽采量变化规律。数值模拟结果显示：水力割缝后,煤体有效体积应力得到释放;沿割缝方向储层卸压效果明显;煤层内裂隙、裂缝数量增加,长度和张开度增大;煤体渗透性能增强;煤层气抽采量较普通钻孔有较大幅度的提高。模拟结果显示了顺煤层水力割缝抽采煤层气的优势。此模拟方法对煤层气增产工业中确定水力割缝工艺参数以及预测瓦斯产量具有重要的指导意义。     

瓦斯抽采钻孔横“T”连接结构的研究与应用

瓦斯抽采管路积水问题一直是影响矿井瓦斯抽采效果的重要因素。为解决这一问题,自主设计了瓦斯抽采钻孔横"T"连接结构,该结构将从抽采钻孔内排出的水消除在抽采管路的源头,避免水进入到抽采管路中。通过在陶二煤矿的现场应用,发现该结构可有效解决瓦斯管路积水问题,并显著提高瓦斯抽采效果,使抽采总管路瓦斯抽采浓度由15%提高到25%以上,提高了近1倍;平均单孔瓦斯抽采浓度达到55%以上,矿井年瓦斯抽采量达到近700万m~3,瓦斯抽采率达到40%以上,为消除瓦斯事故,实现矿井的安全生产提供了保证。     

松软煤层壁式密封瓦斯抽采技术研究

高瓦斯低透气性松软顺层瓦斯抽采过程中,由于钻孔极易发生缩径、塌孔等工程问题,钻孔周围漏风严重,钻孔服务时间短,瓦斯抽采难度大且周期较长等成为瓦斯抽采的主要技术难题。通过分析松软煤层瓦斯抽采存在的关键问题,应用多孔介质渗流力学、流体平衡等理论及钻孔护孔原理,提出了松软煤层的固液耦合壁式密封技术。现场研究表明,应用固液耦合壁式密封技术抽采松软煤层瓦斯有效地阻止了巷道风流的漏入,极大地提高了瓦斯抽采效率,使得单孔瓦斯抽采浓度达90%以上,与煤矿所使用的聚氨酯袋配合密封液封孔技术相比,单孔纯瓦斯流量提高2~3倍,且抽采过程浓度稳定,对松软煤层瓦斯的高效抽采及实现煤与瓦斯共采和煤层气绿色开发理念具有重要意义。     

采空区瓦斯源位置对高位抽采的影响及优化措施研究

为提高高抽巷对采空区下部涌出瓦斯的治理效果,基于流体动力学、传质传热学理论,结合采场覆岩裂隙演化规律,构建三维多场耦合解算模型。运用Fluent软件分别模拟了采空区顶板、底板及整体涌出时的瓦斯运移积聚特征,并对高抽巷抽采和上隅角瓦斯浓度进行了量化对比分析。结果表明,顶板瓦斯涌出时,高浓度瓦斯积聚于采空区上部,主要靠分子扩散和机械弥散与下部漏风混合;采空区整体及底板瓦斯涌出时,"瓦斯-风流"的主要混合方式向对流扩散转变,采空区上部积聚瓦斯浓度降低,更多瓦斯随下部漏风涌向上隅角,高抽巷抽采浓度和上隅角瓦斯控制能力下降;此时,通过隅角封堵控制漏风,能够大幅提高抽采效率,在较低抽采流量条件下实现上隅角瓦斯治理。     

多分支水平井技术提高煤层透气性机理分析及数值模拟

本文研究了煤层瓦斯解吸-扩散-渗流的运移规律;分析了多分支水平井技术的增透机理：增大瓦斯解吸影响面积,沟通煤层裂隙并促进裂隙发育,降低瓦斯流动阻力。以山西晋城煤层气田为例,通过分支井产量模型研究分析得出分支数目和分支段长对产能的影响关系：分支井数目越大,抽采效果越好;分支井长度越长,抽采效果越好。     

高位抽采下近距离煤层采空区复合致灾数值模拟研究

从煤矿井下安全生产的角度出发,以西铭矿近距离煤层采空区的特点为例,建立了一种高位巷抽采下近距离煤层采空区三维模型。通过Ansys Fluent对采空区气体流动控制方程和非均匀瓦斯释放源项、浮煤耗氧源项进行三维稳态解算发现,随着高位巷抽采流量的不断增大,抽采瓦斯总量逐渐升高,抽采浓度和抽采效率逐渐降低,在抽采流量升至30 m3/min后,所有变化趋势变缓。上部邻近煤层高氧浓度富集区不断增大,下部遗煤处无明显变化。研究表明,采用抽采流量都为20 m3/min的高位巷与上隅角埋管相结合的瓦斯抽采方法能有效控制采空区复合致灾隐患。     

基于AHP模糊综合方法的长大公路瓦斯隧道通风系统评价研究

针对长大公路瓦斯隧道通风系统可靠性评价中指标因素存在诸多模糊性和不确定性的问题,引入一种基于AHP模糊综合方法的长大公路瓦斯隧道通风系统评价方法。根据长大公路瓦斯隧道通风系统的特点和安全隐患,选取隧道风压合理性等14个评价指标,建立长大公路瓦斯隧道通风系统的AHP模糊综合评价模型;建立各因素指标隶属度函数,并利用AHP计算指标权重,依照"最大隶属度原则"和修正原则进行等级评判,得出长大公路瓦斯隧道通风系统的评价结果;并将此方法应用于广成山长大公路瓦斯隧道工程的评价实际。评价结果表明:利用基于AHP的模糊综合评价法对隧道通风系统进行可靠性评价,评价结果科学准确,客观地反映了长大公路瓦斯隧道通风系统危险源类别,可为类似瓦斯隧道通风系统评价提供参考与借鉴。     

大兴矿N2-203开采保护层卸压瓦斯抽采研究

针对开采保护层时瓦斯容易超限的问题,分析了开采煤层过程中,保护层在采动应力作用下卸压增流效应及卸压瓦斯运移规律,采用了对被保护层瓦斯卸压抽采和分源治理的技术措施,以大兴矿瓦斯治理为例,通过实施"封堵漏风口、浅埋大管路、短抽上隅角"等开采保护层和钻孔抽采瓦斯等关键性治理技术,解决了开采高瓦斯煤层群过程中综采面大面积悬顶上隅角空间和回风流中浓度超限的问题,实现瓦斯资源的回收再利用。     

构造松软煤层钻孔多应力耦合分区失稳机理研究

构造松软煤层瓦斯抽采过程中,钻孔易发生形变、缩径及坍塌等失稳现象,从而造成钻孔及密封失效、抽采阻力增大和抽采瓦斯浓度偏低等问题。针对上述难题,基于原岩应力作用下松软煤层的力学性质及瓦斯赋存条件,分析瓦斯应力对钻孔失稳的动力效应,并通过理论及数值方法对巷道一次采动及钻孔二次采动过程中各采动因素对钻孔周围煤体弹塑性区应力峰值及范围的影响进行研究分析。结果显示:初始应力及采动半径的增大或内聚力及内摩擦角的降低均会不同程度造成应力峰值或弹塑性区域的增大,从而增加钻孔失稳的概率及范围。进而根据钻孔方向上不同应力耦合作用及采动弹塑性区域提出了钻孔分区失稳机理,对构造松软煤层钻孔密封及护孔具有重要指导意义。     

煤层复杂性评价理论探讨

本文通过对影响因素的分析,发现煤层复杂性是受几何类因素和安全类因素综合作用的影响,其中几何类因素占主导地位;建立了相应的评价体系和评价模型;确定了8个一级指标、46个二级评价指标和28个三级评价指标;并应用层次分析法给出了各评价指标的权重。     

高瓦斯低透气性煤层水力压裂增透技术研究

针对高瓦斯低透气性煤层瓦斯抽采效率低、钻孔施工量大等问题,结合高压水动力特性,提出水力压裂技术来提高煤层透气性。分析了水力压裂煤体致裂增透机理,提出起裂压力的临界值公式;计算得出水力压裂参数,选用合理的压裂设备和工艺。分析了压裂半径、压裂后煤层透气性及抽采效果等,现场应用结果表明:水力压裂使区域内煤层透气性提高了67倍,在煤层走向上的影响半径可达到20~24 m,能有效增加钻孔的透气性,煤层瓦斯抽采浓度、纯量均提高4倍以上,抽采浓度衰减时间明显增长,有效提高了瓦斯抽采效率。     

顺层交叉钻孔预抽瓦斯技术在高瓦斯低透煤层的试验研究

针对高瓦斯低透煤层瓦斯预抽效果不佳、抽采工艺参数设置不够合理的问题,通过对交叉钻孔围岩塑性区应力叠加效应的理论分析,阐述了其增透利抽、提高本煤层瓦斯预抽效果的机理,罗列了交叉钻孔施工参数要求;结合某矿12103工作面交叉钻孔预抽瓦斯技术的试验应用,量化对比分析了两种钻孔瓦斯预抽效果。结果表明:在不增加工程量的条件下,与传统的平行钻孔相比,交叉布孔方式可将本煤层瓦斯预抽率提高0.77倍左右,有效改善了高瓦斯低透煤层瓦斯预抽效果,降低了工作面回采时瓦斯事故发生的概率,为矿井安全生产增添了保障。     

基于熵权物元可拓模型的复工高速公路路基质量评价

为准确有效地对复工高速公路路基质量进行评价,在传统物元可拓分析模型的基础上,建立了复工高速公路路基质量评价的熵权物元可拓模型,通过熵权理论确定权重,避免确定指标权重的主观随意性,并用该方法对洪萍高速公路中K18+700、K18+885两个里程段路基进行质量评价。研究结果表明:路基质量评价结果与现场实际情况一致,且该方法科学合理,为类似研究提供了一条新的技术途径。     

基于多级模糊综合评判的隧道抗震安全性评价

通过对影响隧道抗震的因素的分析,从管理养护、抗震设计、抗震设备和地质条件4个方面选取了24项对隧道抗震安全性影响较大的因素作为评价指标,建立了隧道抗震安全性评价指标体系;运用模糊数学理论确定评价指标的权重以及建立隧道抗震安全性评价模型;提出一套科学的用于隧道抗震安全性多级模糊综合评价的方法;并采用此方法对丽水市某一隧道抗震安全性的实例计算分析。结果表明,多级模糊综合评判方法在隧道抗震安全性评价的结果与实际情况相符合。根据多级模糊综合评判结果,确定了隧道抗震安全性评价因素中的薄弱环节,为隧道抗震防灾的安全设计及维修加固提供了依据,其理论、方法、思路和结论可供同类工程借鉴。     

基于层次分析法的青岛循环经济发展水平综合评价

本文以青岛市为研究案例,通过对经济、环境、社会不同系统的特征分析以及它们之间的关系研究,建立科学、合理的青岛市循环经济评价指标体系;并运用层次分析法建立指标权重体系,对青岛市循环经济发展水平进行了定量研究.结果 表明青岛市循环经济综合评价指数为0.877 1,处于Ⅰ级水平,属可循环状态.     

被保护煤层底板穿层抽采钻孔合理布置方式研究

为了保障穿层抽采钻孔施工安全和提高被保护层卸压瓦斯抽采效果,通过上保护层开采邻近煤层瓦斯涌出情况的分析和上保护层开采底板煤岩体卸压特征的数值模拟分析,对不同层间距被保护层穿层抽采钻孔的合理布孔方式进行了研究。现场试验表明：下伏不同层间距被保护层底板穿层抽采钻孔不同的布置方式能保障钻孔的安全施工和被保护层卸压瓦斯高效抽粟。     

基于层次分析法与模糊综合评判法的考核评价方法研究

干部考核评价工作是选准、用好干部的关键环节。针对军队干部考核评价中存在的问题,通过采用层次分析法科学确定考评因素权重,结合民主评议和量化考核两项指标,引入模糊综合评判方法建立了德、能、勤、绩、考、管等全方面的考核评估模型对干部进行评价,使定性描述定量化,真实、客观、全面的对干部素质作出综合评价,不仅保证考评工作的公平、公正与合理,也为选拔任用优秀干部提供了有效的方法。     

基于综合权重和物元可拓法的企业突破性创新能力评价

针对突破性创新的特殊性,提炼出突破性创新能力的七个测量维度,包括决策能力、投入能力、研发能力、管理能力、生产能力、市场推广能力和风险控制能力。测评时综合应用层次分析法、信息熵理论与物元可拓理论,建立基于综合权重与物元可拓模型的企业突破性创新能力评价模型,并提出评估方法。然后,通过算例对企业突破性创新能力评估模型的科学性和可行性进行验证。研究结果表明,企业的突破性创新投入能力和研发能力是创新能力的主导因素,企业应该加大创新资源投入,整合创新资源,注重研发团队的建设与激励。