穿层钻孔瓦斯抽采有效半径的时变规律研究的任务书.docx

穿层钻孔瓦斯抽采有效半径的时变规律研究的任务书
任务书
一、课题背景
随着采煤工作面的向深部逐步推进，瓦斯抽采成为煤矿安全生产的重要环节。为了能够更加充分地利用瓦斯资源，提高瓦斯抽采的效率，需要对瓦斯孔道的规律进行深入研究。在瓦斯抽采中，穿层钻孔是一种常用的瓦斯抽采方法。然而，穿层钻孔对瓦斯的抽采半径会产生影响，因此需要研究有效半径的时变规律，以指导瓦斯抽采的实际操作。
二、研究目的
本研究的目的是通过实验和数值模拟的方法，探究穿层钻孔对瓦斯抽采有效半径的影响规律及其时变规律。通过研究对瓦斯的流动机理和穿层钻孔的作用机理进行分析，发现影响瓦斯抽采有效半径变化的关键因素。同时，还要通过实验获得钻孔穿过不同层位时对瓦斯抽采有效半径影响的数据，验证数值模拟的结果及相关理论。
三、研究内容
1、瓦斯流动机理及穿层钻孔作用机理的研究，对穿层钻孔对瓦斯抽采有效半径的影响进行分析。
2、数值模拟计算瓦斯流动，通过变化穿层钻孔位置和孔径，计算钻孔对瓦斯抽采有效半径的影响。
3、设计实验方案，通过实验获得穿层钻孔对瓦斯抽采有效半径的影响数据，验证数值模拟和相关理论的准确性。
4、分析数值模拟和实验数据，获得穿层钻孔对瓦斯抽采有效半径的时变规律。
四、预期成果
通过本研究，预期得到以下成果：
1、揭示穿层钻孔对瓦斯抽采有效半径的影响机理，为瓦斯抽采工程提供理论支持。
2、数值模拟计算瓦斯流动，得到不同穿层钻孔位置和孔径条件下瓦斯抽采有效半径的变化规律，为瓦斯抽采实际操作提供指导。
3、通过实验验证数值模拟和相关理论的准确性，为瓦斯抽采实际操作提供实验基础。
4、获得穿层钻孔对瓦斯抽采有效半径的时变规律，为能够更加充分地利用瓦斯资源，提高瓦斯抽采的效率提供依据。
五、研究方法
1、文献资料研究，对瓦斯流动和穿层钻孔对瓦斯抽采有效半径的影响机理进行分析。
2、使用数值模拟软件（如FLUENT）对瓦斯流动进行数值模拟计算，并得出穿层钻孔对瓦斯抽采有效半径的影响规律。
3、设计实验方案，通过改变穿层钻孔的位置和孔径，获得穿层钻孔对瓦斯抽采有效半径变化的实验数据。
4、通过文献研究、数值模拟和实验数据的对比分析，得出穿层钻孔对瓦斯抽采有效半径的时变规律。
六、组织实施
本研究计划在3年内完成。研究团队由1名项目负责人、3名研究人员和2名实验员组成。其中，项目负责人具有博士学位，研究人员具有硕士学位或以上，实验员具有大专或以上学位。研究团队将分别负责文献研究、数值模拟、实验设计和实验操作。同时，将建立一个实验室，用于进行瓦斯抽采实验，保证实验结果的准确性。
七、研究进度安排
第一年：
1、文献研究，瓦斯流动机理及穿层钻孔作用机理的分析。
2、数值模拟计算，通过变化穿层钻孔位置和孔径，计算瓦斯抽采有效半径的变化。
3、实验设计，设计实验方案，筛选适当的瓦斯抽采实验模型。
第二年：
1、实验操作，获得瓦斯抽采实验数据。
2、分析实验数据，获得穿层钻孔对瓦斯抽采有效半径的影响规律。
3、根据实验结果，对数值模拟进行验证和修正。
第三年：
1、通过研究分析，获得穿层钻孔对瓦斯抽采有效半径的时变规律。
2、编写实验报告和论文，对研究结果进行总结和归纳。
八、经费预算
本项目预计总经费100万元，其中包括设备购置费、实验费、论文发表费等。其中，设备购置费为60万元，实验费为30万元，论文发表费为10万元。
九、参考文献
1.李玉玲.矿井瓦斯运动及抽采技术研究[D].北京:中国矿业大学,2008.
2.王锐,宁成江,纪华元.顶板煤层瓦斯抽放井抽采半径对比及其影响因素[J].安全与环境学报,2013,13(4):160-164.
3.沈建平,徐铁山,金涛,等.煤层瓦斯抽采孔群孔径和孔距协同效应[J].岩土力学,2016,37(11):3089-3096.
4.张猛,刘振国,李成福.煤层瓦斯抽采基本规律及关键技术研究[J].中南大学学报(自然科学版),2007,38(3):379-386.
5.谢延辉,郭欣鹏,顾道斌.煤层瓦斯抽采半径规律的实验与数值模拟研究[J].采矿与安全工程学报,2015,32(6):1061-1066.