张集煤矿板穿层钻孔瓦斯抽采技术研究的任务书.docx

张集煤矿板穿层钻孔瓦斯抽采技术研究的任务书
任务书
一、研究背景
当前，全球经济发展日新月异，能源需求不断增长。尤其是煤炭资源的开发利用，不仅对我国的经济发展起着重要作用，也影响到环境与社会的可持续发展。而瓦斯爆炸是制约煤炭开采的重要因素之一。为了提高煤炭资源的安全、高效的开采，必须对煤矿瓦斯抽采技术进行深入研究。
以张集煤矿为例，作为国家重点矿山之一，其安全生产一直备受关注。但是由于地质条件的复杂性，矿井内部的温度、湿度等环境因素使瓦斯聚集在矿井内成为可能，大大增加了矿井的安全风险。因此，开展瓦斯抽采技术的研究和应用对提升煤矿安全生产水平具有重要意义。
二、研究目的和研究内容
1.研究目的
本次研究的主要目的是探究张集煤矿板穿层钻孔瓦斯抽采技术的适用性、安全性、高效性及其经济效益。
2.研究内容
2.1技术原理的研究
瓦斯抽采技术属于采空区治理技术的范畴。首先，需要对张集煤矿的地质条件、矿井结构及其瓦斯分布等情况进行详细分析，在此基础上，探究板穿层钻孔瓦斯抽采技术原理的可行性与合理性，以确定其在该矿井中的应用性。
2.2数值模拟的研究
为了更好地评估技术的可行性，需要通过数值模拟方法，分析该技术的瓦斯抽采效果与抽采量。基于煤体力学参数、矿岩非线性材料参数的分析，建立适当的模拟模型，在比较分析不同情况下的瓦斯抽采效果，为现场实验提供参考依据。
2.3现场试验的研究
为了验证该技术的实际效果与安全性，需要进行现场试验。试验应在安全的前提下进行，运用板穿层钻孔瓦斯抽采技术对矿井内的瓦斯进行抽采，通过实验对该技术进行评估及取得其现场应用效果，为该矿井同类矿山或矿井的安全生产提供依据。
2.4经济效益的评估
通过对该技术在该矿井中的实际效果进行评估，并通过现场实验数据与模拟数据的比较与分析，计算该技术的经济效益。考虑到该矿井的特殊性，应从技术工程、机具设备、人力投入等方面进行评估，以评估该技术的经济效益。
三、研究方法与技术路线
1.研究方法
本研究采用实验室仿真、现场试验与数值模拟相结合的方法，从理论分析与实际操作的角度探究该技术的可行性和优化方案。
2.技术路线
2.1地质勘探与数据分析
对张集煤矿的地质情况进行详细了解和全面研究，包括煤层厚度、透水性、地质构造、瓦斯分布等情况，并对不同煤层钻探样品的成分特征进行分析。
2.2技术原理的分析
针对张集煤矿的地质特征、煤层结构与瓦斯分布情况，分析板穿层钻孔瓦斯抽采技术的可行性与适用范围，并对此进行可行性分析和技术选型。
2.3数值模拟与仿真实验
依据得到的钻探样品数据，建立数值计算模型，采用有限元法数值模拟该技术在煤井中的应用情况。同时，还应对该技术的安全性等参数进行模拟与仿真实验。
2.4现场实验数据采集与处理
在实际操作过程中，对瓦斯抽采的效果等数据进行记录，包括瓦斯浓度变化曲线、激活区的半径、瓦斯抽采效率等数据，进行评估与处理。
2.5经济效益的评估
结合现场实验数据、仿真模拟结果，对该技术的投资与收益进行评估，评估其经济效益。
四、研究计划
1.研究时间
2021年9月~2022年6月
2.主要任务
任务1：煤层地质条件的详细了解和全面研究（2021年9月~2022年1月）
任务2：板穿层钻孔瓦斯抽采技术原理的可行性与合理性分析（2021年9月~2022年3月）
任务3：数值模拟与仿真实验（2021年9月~2022年4月）
任务4：现场试验（2022年4月~2022年6月）
任务5：经济效益评估（2022年5月~2022年6月）
3.研究步骤
任务1：煤层地质条件的详细了解和全面研究
1.1地质勘探和数据分析
1.2煤层物理力学参数与煤岩非线性材料参数测定
任务2：板穿层钻孔瓦斯抽采技术原理的可行性与合理性分析
2.1对张集煤矿煤层结构与瓦斯分布情况的分析
2.2分析板穿层钻孔瓦斯抽采技术的可行性与适用范围
任务3：数值模拟与仿真实验
3.1将地质勘探数据导入数值模拟软件中
3.2开展板穿层钻孔瓦斯抽采技术数值模拟
3.3开展瓦斯抽采效果仿真实验
任务4：现场试验
4.1瓦斯抽采工作安排
4.2将板穿层钻孔瓦斯抽采技术应用于煤矿现场试验
任务5：经济效益评估
5.1对实验数据进行评估
5.2计算该技术的经济效益
五、预期结果
本研究预期达到以下结果：
1.对张集煤矿板穿层钻孔瓦斯抽采技术的原理及其在该矿井中的应用情况进行深入的研究，并对其适用性、安全性、高效性和经济效益进行客观评价。
2.通过实验室仿真、现场试验和数值模拟相结合的方法，建立瓦斯抽采效果仿真实验模型和计算模型，为类似煤矿提供技术支持和理论参考。
3.通过研究分析，提高煤矿瓦斯抽采技术的应用水平，为推动煤炭资源的安全高效开采，提升工业安全和环境保护水平做出贡献。