煤礦瓦斯開發(fā)與階梯利用

目錄
序一
序二
前言
第1章 緒論 1
1.1 我國瓦斯資源儲量概況 1
1.2 煤礦瓦斯開發(fā)技術(shù)研究進展 4
1.2.1 撫順模式 4
1.2.2 天府模式 5
1.2.3 陽泉模式 5
1.2.4 晉城模式 6
1.2.5 淮南模式 6
1.3 煤礦瓦斯利用技術(shù)研究進展 6
1.3.1 高濃度瓦斯 7
1.3.2 低濃度瓦斯及通風(fēng)瓦斯利用 8
1.3.3 低濃度瓦斯提純 10
1.3.4 瓦斯利用研究進展 11
1.4 本書的內(nèi)容與特色 16
參考文獻 17
第2章 瓦斯儲層的煤巖結(jié)構(gòu)特征 19
2.1 我國煤炭及瓦斯資源的分布特性 19
2.1.1 煤炭資源儲量 19
2.1.2 不同變質(zhì)程度煤的分布 19
2.1.3 煤礦瓦斯區(qū)域分布規(guī)律 19
2.2 煤巖物理結(jié)構(gòu)特征 21
2.2.1 煤巖顯微結(jié)構(gòu) 21
2.2.2 煤的工業(yè)分析 25
2.2.3 煤的孔隙結(jié)構(gòu) 28
2.2.4 煤巖孔隙結(jié)構(gòu)測試分析 33
2.2.5 煤巖孔隙結(jié)構(gòu)的非線性特征 47
2.3 煤巖表面化學(xué)結(jié)構(gòu)及其演化規(guī)律 56
2.3.1 表面化學(xué)結(jié)構(gòu)特征 57
2.3.2 羥基 61
2.3.3 脂肪烴 62
2.3.4 含氧官能團 64
2.3.5 芳香結(jié)構(gòu)及芳香度 68
2.4 本章小結(jié) 71
參考文獻 72
第3章 煤層瓦斯解吸滲流與儲層增滲 73
3.1 瓦斯的吸附與解吸特性 73
3.1.1 吸附解吸機理 73
3.1.2 瓦斯吸附解吸特性 76
3.1.3 瓦斯吸附解吸的影響因素 85
3.2 瓦斯?jié)B流測試原理 90
3.2.1 滲透率測試方法 90
3.2.2 滲透率影響因素 92
3.3 煤層瓦斯?jié)B流的主控因素 101
3.3.1 煤巖節(jié)理與孔隙-裂隙 101
3.3.2 儲層對瓦斯?jié)B流的影響 101
3.4 原始煤層的瓦斯?jié)B流特性 105
3.4.1 原始煤層滲透率模型 105
3.4.2 原始煤層滲透率數(shù)值解法 111
3.4.3 抽采條件下煤層瓦斯?jié)B流特性 113
3.5 低滲煤層人工強化增透機制 115
3.5.1 鉆割卸壓增透 116
3.5.2 鉆壓致裂增透 137
3.5.3 鉆爆致裂增透 147
3.6 本章小結(jié) 154
參考文獻 154
第4章 煤礦瓦斯資源化開發(fā) 157
4.1 瓦斯開發(fā)模式 157
4.1.1 時空協(xié)同立體瓦斯開發(fā)模式 157
4.1.2 區(qū)域劃分標準 159
4.2 規(guī)劃區(qū)引導(dǎo)式瓦斯抽采 161
4.2.1 井型優(yōu)選 161
4.2.2 布井原則 164
4.3 準備區(qū)遞進式瓦斯抽采 164
4.3.1 網(wǎng)絡(luò)化鉆孔強化瓦斯抽采技術(shù) 165
4.3.2 鉆割卸壓網(wǎng)絡(luò)化增透強化瓦斯抽采 167
4.3.3 鉆壓致裂增透強化瓦斯抽采 176
4.3.4 鉆爆致裂增透強化瓦斯抽采 180
4.4 生產(chǎn)區(qū)主動式瓦斯抽采 181
4.4.1 順層鉆孔卸壓主動瓦斯抽采 181
4.4.2 穿層鉆孔卸壓主動瓦斯抽采 183
4.5 本章小結(jié) 186
參考文獻 186
第5章 煤礦瓦斯開發(fā)工程及效果 187
5.1 瓦斯開發(fā)利用整體規(guī)劃 187
5.1.1 瓦斯開發(fā)規(guī)劃 187
5.1.2 瓦斯利用規(guī)劃 188
5.2 瓦斯地面開發(fā)工程 189
5.2.1 地質(zhì)概況及井型 189
5.2.2 地面井排采特性 195
5.3 本煤層瓦斯高效抽采 204
5.3.1 本煤層瓦斯預(yù)抽特性 204
5.3.2 卸壓瓦斯抽采特性 209
5.4 低滲煤層強化增透抽采 212
5.4.1 鉆割卸壓增透 212
5.4.2 鉆壓致裂增透 220
5.4.3 鉆爆致裂增透 226
5.5 瓦斯抽采效果 229
5.5.1 分布式抽采產(chǎn)氣特性 229
5.5.2 抽采瓦斯的濃度分布 230
5.6 本章小結(jié) 231
參考文獻 231
第6章 抽采瓦斯凈化及安全輸送 233
6.1 抽采瓦斯氣體組成及其波動特征 233
6.1.1 抽采瓦斯氣體組成 233
6.1.2 抽采瓦斯的波動特征 236
6.2 煤礦抽采瓦斯預(yù)處理 238
6.2.1 抽采瓦斯的雜質(zhì)特性 238
6.2.2 雜質(zhì)氣體脫除 238
6.2.3 氣體除塵 238
6.2.4 氣體脫水除濕 239
6.3 含瓦斯氣體的燃爆傳輸特性 240
6.3.1 瓦斯氣體爆炸波特性 240
6.3.2 特殊管件的影響 244
6.3.3 惰性組分對瓦斯爆炸的影響 249
6.3.4 細水霧的影響 253
6.3.5 阻火器金屬絲網(wǎng)的影響 256
6.4 煤礦瓦斯安全輸送與濃度調(diào)控 260
6.4.1 煤礦瓦斯安全輸送方法 260
6.4.2 瓦斯輸送管路安全阻爆裝置 261
6.4.3 瓦斯安全混配濃度調(diào)節(jié)系統(tǒng) 266
6.5 本章小結(jié) 272
參考文獻 273
第7章 煤礦瓦斯階梯利用 275
7.1 階梯利用基本模式 275
7.1.1 基礎(chǔ)概念 275
7.1.2 階梯利用方法 276
7.1.3 煤礦瓦斯階梯利用模式 280
7.2 高濃度瓦斯利用 281
7.2.1 民用燃料 281
7.2.2 化工原料 282
7.2.3 直接發(fā)電 283
7.3 低濃度瓦斯利用 284
7.3.1 工作原理 284
7.3.2 自動調(diào)節(jié)技術(shù) 285
7.4 通風(fēng)瓦斯利用 286
7.4.1 多孔介質(zhì)蓄熱氧化 286
7.4.2 催化氧化 288
7.4.3 催化燃氣輪機 290
7.5 本章小結(jié) 291
參考文獻 292
第8章 低濃度瓦斯蓄熱燃燒 293
8.1 低濃度瓦斯駐定燃燒 293
8.1.1 研究方法 293
8.1.2 溫度分布演化規(guī)律 299
8.1.3 駐定燃燒的瓦斯?jié)舛葮O限 304
8.1.4 污染物排放特性 305
8.2 非駐定燃燒向上游傳播特性 307
8.2.1 燃燒波傳播特性 308
8.2.2 溫度分布演化規(guī)律 311
8.2.3 燃燒傳播的影響因素 313
8.3 低濃度瓦斯非駐定燃燒向下游傳播特性 319
8.3.1 進氣瓦斯參數(shù)的影響 319
8.3.2 燃燒器結(jié)構(gòu)參數(shù)的影響 323
8.3.3 燃燒波傳播速度 327
8.4 抽采瓦斯水汽含量的影響 327
8.4.1 研究方法 328
8.4.2 含水汽瓦斯的混合燃燒特性 331
8.4.3 燃燒產(chǎn)物組分的分布 334
8.4.4 含水汽條件下的駐定燃燒極限 339
8.5 本章小結(jié) 341
參考文獻 342
第9章 煤礦瓦斯蓄熱燃燒裝置 344
9.1 燃燒器尺度對燃燒特性的影響 344
9.1.1 研究方法 344
9.1.2 燃燒器直徑 348
9.1.3 燃燒器長度 351
9.1.4 燃燒器的貧燃極限 354
9.2 燃燒器結(jié)構(gòu)對燃燒特性的影響 355
9.2.1 研究方法 355
9.2.2 進排氣通道結(jié)構(gòu) 360
9.2.3 氣流場及溫度分布 365
9.3 氧化裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計及其運行特性 374
9.3.1 氧化裝置的本體結(jié)構(gòu) 374
9.3.2 啟動過程床溫分布 380
9.3.3 蒸汽取熱系統(tǒng) 381
9.3.4 變工況運行特性 383
9.3.5 氧化裝置監(jiān)控系統(tǒng) 388
9.4 本章小結(jié) 390
參考文獻 391
第10章 礦區(qū)瓦斯分布式能源系統(tǒng) 392
10.1 瓦斯分布式能源系統(tǒng) 392
10.1.1 分布式能源定義 392
10.1.2 瓦斯階梯利用能源系統(tǒng) 394
10.2 低濃度瓦斯發(fā)電系統(tǒng) 398
10.2.1 瓦斯?jié)舛纫?398
10.2.2 瓦斯內(nèi)燃機進排氣系統(tǒng) 399
10.2.3 內(nèi)燃機發(fā)電熱力模型 402
10.3 通風(fēng)瓦斯發(fā)電系統(tǒng) 404
10.3.1 通風(fēng)瓦斯氧化發(fā)電工藝 404
10.3.2 發(fā)電系統(tǒng)簡化模型 405
10.4 瓦斯能源系統(tǒng)運行特性 406
10.4.1 配氣系統(tǒng) 406
10.4.2 裝置啟動與穩(wěn)定運行 407
10.4.3 裝置變工況運行特性 410
10.5 瓦斯發(fā)電利用效果 419
10.5.1 低濃度瓦斯發(fā)電 419
10.5.2 通風(fēng)瓦斯發(fā)電 420
10.5.3 系統(tǒng)綜合效率 421
10.6 本章小結(jié) 422
參考文獻 423