煤矿瓦斯开发与阶梯利用

　　《煤矿瓦斯开发与阶梯利用=Coal Mine Gas Development and Cascade Utilization》总结了我国煤矿瓦斯开发利用技术的发展历程，系统介绍了煤矿瓦斯开发与阶梯式清洁利用的理论、方法和关键技术，综合分析了其工程应用效果，主要内容包括瓦斯储层的煤岩结构特征、煤层瓦斯解吸渗流与储层增渗、煤层瓦斯资源化开发、煤矿瓦斯开发工程及效果、抽采瓦斯净化与安全输送、煤矿瓦斯阶梯利用、低浓度瓦斯蓄热燃烧及装置、矿区瓦斯分布式能源系统等。

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目录
序一
序二
前言
第1章 绪论 1
1.1 我国瓦斯资源储量概况 1
1.2 煤矿瓦斯开发技术研究进展 4
1.2.1 抚顺模式 4
1.2.2 天府模式 5
1.2.3 阳泉模式 5
1.2.4 晋城模式 6
1.2.5 淮南模式 6
1.3 煤矿瓦斯利用技术研究进展 6
1.3.1 高浓度瓦斯 7
1.3.2 低浓度瓦斯及通风瓦斯利用 8
1.3.3 低浓度瓦斯提纯 10
1.3.4 瓦斯利用研究进展 11
1.4 本书的内容与特色 16
参考文献 17
第2章 瓦斯储层的煤岩结构特征 19
2.1 我国煤炭及瓦斯资源的分布特性 19
2.1.1 煤炭资源储量 19
2.1.2 不同变质程度煤的分布 19
2.1.3 煤矿瓦斯区域分布规律 19
2.2 煤岩物理结构特征 21
2.2.1 煤岩显微结构 21
2.2.2 煤的工业分析 25
2.2.3 煤的孔隙结构 28
2.2.4 煤岩孔隙结构测试分析 33
2.2.5 煤岩孔隙结构的非线性特征 47
2.3 煤岩表面化学结构及其演化规律 56
2.3.1 表面化学结构特征 57
2.3.2 羟基 61
2.3.3 脂肪烃 62
2.3.4 含氧官能团 64
2.3.5 芳香结构及芳香度 68
2.4 本章小结 71
参考文献 72
第3章 煤层瓦斯解吸渗流与储层增渗 73
3.1 瓦斯的吸附与解吸特性 73
3.1.1 吸附解吸机理 73
3.1.2 瓦斯吸附解吸特性 76
3.1.3 瓦斯吸附解吸的影响因素 85
3.2 瓦斯渗流测试原理 90
3.2.1 渗透率测试方法 90
3.2.2 渗透率影响因素 92
3.3 煤层瓦斯渗流的主控因素 101
3.3.1 煤岩节理与孔隙-裂隙 101
3.3.2 储层对瓦斯渗流的影响 101
3.4 原始煤层的瓦斯渗流特性 105
3.4.1 原始煤层渗透率模型 105
3.4.2 原始煤层渗透率数值解法 111
3.4.3 抽采条件下煤层瓦斯渗流特性 113
3.5 低渗煤层人工强化增透机制 115
3.5.1 钻割卸压增透 116
3.5.2 钻压致裂增透 137
3.5.3 钻爆致裂增透 147
3.6 本章小结 154
参考文献 154
第4章 煤矿瓦斯资源化开发 157
4.1 瓦斯开发模式 157
4.1.1 时空协同立体瓦斯开发模式 157
4.1.2 区域划分标准 159
4.2 规划区引导式瓦斯抽采 161
4.2.1 井型优选 161
4.2.2 布井原则 164
4.3 准备区递进式瓦斯抽采 164
4.3.1 网络化钻孔强化瓦斯抽采技术 165
4.3.2 钻割卸压网络化增透强化瓦斯抽采 167
4.3.3 钻压致裂增透强化瓦斯抽采 176
4.3.4 钻爆致裂增透强化瓦斯抽采 180
4.4 生产区主动式瓦斯抽采 181
4.4.1 顺层钻孔卸压主动瓦斯抽采 181
4.4.2 穿层钻孔卸压主动瓦斯抽采 183
4.5 本章小结 186
参考文献 186
第5章 煤矿瓦斯开发工程及效果 187
5.1 瓦斯开发利用整体规划 187
5.1.1 瓦斯开发规划 187
5.1.2 瓦斯利用规划 188
5.2 瓦斯地面开发工程 189
5.2.1 地质概况及井型 189
5.2.2 地面井排采特性 195
5.3 本煤层瓦斯高效抽采 204
5.3.1 本煤层瓦斯预抽特性 204
5.3.2 卸压瓦斯抽采特性 209
5.4 低渗煤层强化增透抽采 212
5.4.1 钻割卸压增透 212
5.4.2 钻压致裂增透 220
5.4.3 钻爆致裂增透 226
5.5 瓦斯抽采效果 229
5.5.1 分布式抽采产气特性 229
5.5.2 抽采瓦斯的浓度分布 230
5.6 本章小结 231
参考文献 231
第6章 抽采瓦斯净化及安全输送 233
6.1 抽采瓦斯气体组成及其波动特征 233
6.1.1 抽采瓦斯气体组成 233
6.1.2 抽采瓦斯的波动特征 236
6.2 煤矿抽采瓦斯预处理 238
6.2.1 抽采瓦斯的杂质特性 238
6.2.2 杂质气体脱除 238
6.2.3 气体除尘 238
6.2.4 气体脱水除湿 239
6.3 含瓦斯气体的燃爆传输特性 240
6.3.1 瓦斯气体爆炸波特性 240
6.3.2 特殊管件的影响 244
6.3.3 惰性组分对瓦斯爆炸的影响 249
6.3.4 细水雾的影响 253
6.3.5 阻火器金属丝网的影响 256
6.4 煤矿瓦斯安全输送与浓度调控 260
6.4.1 煤矿瓦斯安全输送方法 260
6.4.2 瓦斯输送管路安全阻爆装置 261
6.4.3 瓦斯安全混配浓度调节系统 266
6.5 本章小结 272
参考文献 273
第7章 煤矿瓦斯阶梯利用 275
7.1 阶梯利用基本模式 275
7.1.1 基础概念 275
7.1.2 阶梯利用方法 276
7.1.3 煤矿瓦斯阶梯利用模式 280
7.2 高浓度瓦斯利用 281
7.2.1 民用燃料 281
7.2.2 化工原料 282
7.2.3 直接发电 283
7.3 低浓度瓦斯利用 284
7.3.1 工作原理 284
7.3.2 自动调节技术 285
7.4 通风瓦斯利用 286
7.4.1 多孔介质蓄热氧化 286
7.4.2 催化氧化 288
7.4.3 催化燃气轮机 290
7.5 本章小结 291
参考文献 292
第8章 低浓度瓦斯蓄热燃烧 293
8.1 低浓度瓦斯驻定燃烧 293
8.1.1 研究方法 293
8.1.2 温度分布演化规律 299
8.1.3 驻定燃烧的瓦斯浓度极限 304
8.1.4 污染物排放特性 305
8.2 非驻定燃烧向上游传播特性 307
8.2.1 燃烧波传播特性 308
8.2.2 温度分布演化规律 311
8.2.3 燃烧传播的影响因素 313
8.3 低浓度瓦斯非驻定燃烧向下游传播特性 319
8.3.1 进气瓦斯参数的影响 319
8.3.2 燃烧器结构参数的影响 323
8.3.3 燃烧波传播速度 327
8.4 抽采瓦斯水汽含量的影响 327
8.4.1 研究方法 328
8.4.2 含水汽瓦斯的混合燃烧特性 331
8.4.3 燃烧产物组分的分布 334
8.4.4 含水汽条件下的驻定燃烧极限 339
8.5 本章小结 341
参考文献 342
第9章 煤矿瓦斯蓄热燃烧装置 344
9.1 燃烧器尺度对燃烧特性的影响 344
9.1.1 研究方法 344
9.1.2 燃烧器直径 348
9.1.3 燃烧器长度 351
9.1.4 燃烧器的贫燃极限 354
9.2 燃烧器结构对燃烧特性的影响 355
9.2.1 研究方法 355
9.2.2 进排气通道结构 360
9.2.3 气流场及温度分布 365
9.3 氧化装置结构设计及其运行特性 374
9.3.1 氧化装置的本体结构 374
9.3.2 启动过程床温分布 380
9.3.3 蒸汽取热系统 381
9.3.4 变工况运行特性 383
9.3.5 氧化装置监控系统 388
9.4 本章小结 390
参考文献 391
第10章 矿区瓦斯分布式能源系统 392
10.1 瓦斯分布式能源系统 392
10.1.1 分布式能源定义 392
10.1.2 瓦斯阶梯利用能源系统 394
10.2 低浓度瓦斯发电系统 398
10.2.1 瓦斯浓度要求 398
10.2.2 瓦斯内燃机进排气系统 399
10.2.3 内燃机发电热力模型 402
10.3 通风瓦斯发电系统 404
10.3.1 通风瓦斯氧化发电工艺 404
10.3.2 发电系统简化模型 405
10.4 瓦斯能源系统运行特性 406
10.4.1 配气系统 406
10.4.2 装置启动与稳定运行 407
10.4.3 装置变工况运行特性 410
10.5 瓦斯发电利用效果 419
10.5.1 低浓度瓦斯发电 419
10.5.2 通风瓦斯发电 420
10.5.3 系统综合效率 421
10.6 本章小结 422
参考文献 423