本文關(guān)鍵詞： 穿層鉆孔 松軟低透煤 煤巖交界處 裂隙分布 爆破增透　出處：《安徽理工大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：本文基于瓦斯流動理論、瓦斯抽采技術(shù)和深孔預(yù)裂爆破增透理論,針對松軟低透氣性煤體在煤體中打鉆孔容易垮孔、成孔率低,使得裝藥困難、封孔困難問題以及煤層裝藥爆破后松軟煤體產(chǎn)生裂隙很快閉合,很難達(dá)到長效增透的問題,提出了底板穿層鉆孔煤巖層交界處裝藥爆破的增透方法,通過理論分析、搭建系統(tǒng)進(jìn)行相似模擬試驗、數(shù)值模擬和現(xiàn)場試驗的研究方法路線進(jìn)行了不同控制孔孔徑條件下的爆破增透嘗試研究,取得了以下結(jié)論與成果:(1)在煤巖交界處裝藥爆破產(chǎn)生的能量使煤巖體產(chǎn)生了豐富的裂隙,一方面增強(qiáng)了煤層瓦斯?jié)B透性的同時保護(hù)了用于后期抽采瓦斯的底板巖層中的控制孔,另一方面底板巖層中的裂隙為松軟的煤層中的裂隙和位移提供了空間,有效減少裂隙的閉合,并提供了穩(wěn)定的瓦斯流通通道。(2)隨著控制孔徑的增大,對裂隙的導(dǎo)向作用越明顯,爆破空腔越小,貫穿到模型邊界的裂隙偏轉(zhuǎn)角度越來越小,孔徑增大到一定程度后降低了相對應(yīng)力集中度,使得裂隙呈現(xiàn)明顯的網(wǎng)狀分布。(3)在控制孔較大的情況,由于提供了足夠的自由面,在爆破能量的作用下,煤體產(chǎn)生了以爆破孔為中心向四周擠壓變形移動為主,以微裂隙為輔的的破壞,使得煤體有個從模型四周凹向中心的8°的角度。(4)通過在煤巖體交界處裝藥爆破,應(yīng)力波在傳播到煤巖層交界弱面,形成多次的反射疊加,這種反復(fù)的拉伸疊加作用在煤體,使得煤體產(chǎn)生更多的位移和破壞。(5)通過數(shù)值模擬計算結(jié)果得出:隨著控制孔的不斷增大,煤巖體中的裂隙發(fā)育越來越豐富,煤巖體的位移和相互侵入程度越大,損耗在爆破空腔里的能量越少,空腔越小;當(dāng)控制孔徑達(dá)到一定程度繼續(xù)增大時,由于控制孔提供很大的自由面,使得煤體在爆破作用下產(chǎn)生了較為明顯的片區(qū)移動并在控制孔附近產(chǎn)生破壞,與產(chǎn)生的裂隙的雙重作用下極大的增加了煤體的透氣性,同時巖體中的裂隙與煤體中的裂隙形成立體裂隙結(jié)構(gòu),巖體中穩(wěn)定的控制孔為后續(xù)的瓦斯抽采作業(yè)提供了長期高效的保障。(6)工業(yè)試驗采用了底板穿層鉆孔煤巖交界處裝藥爆破方案增加了瓦斯抽采濃度和純流量,增加了瓦斯?jié)B透性,有效增透半徑達(dá)到6m,消除了石門揭煤的瓦斯突出危險。
[Abstract]:Based on gas flow theory, gas extraction technology and deep-hole pre-splitting blasting antireflection theory, aiming at soft and low permeability coal body drilling in coal easily collapse hole, low porosity, which makes charging difficult. The difficult problem of sealing holes and the problem of quick closure of cracks produced by soft coal body after explosive blasting in coal seam are very difficult to achieve the problem of long effect antireflection. The antireflection method of charge blasting at the junction of coal and rock strata with boreholes in bottom slab perforating layer is put forward. Through theoretical analysis, the similar simulation test, numerical simulation and field test were carried out to study the blasting antireflection under different control hole aperture conditions. The following conclusions and results are obtained: (1) the energy produced by explosive blasting at the junction of coal and rock makes the coal and rock mass produce abundant fractures. On the one hand, it enhances the permeability of coal seam gas and protects the control hole in the floor rock layer used in the later stage of gas drainage. On the other hand, the crack in the floor rock layer provides space for the crack and displacement in the soft coal seam. Effectively reduce the closure of fractures, and provide a stable gas flow channel. 2) with the increase of the control aperture, the more obvious the guiding effect on the fracture, the smaller the blasting cavity. The angle of fracture deflection through the boundary of the model becomes smaller and smaller, and the aperture increases to a certain extent, which reduces the concentration of the corresponding force, which makes the fracture appear obvious net distribution. As a result of providing enough free surface, under the action of blasting energy, the coal body produces the destruction that the center of the blasting hole is squeezing and deformation moving around, supplemented by the micro-crack. The coal body has an angle of 8 擄from the concave to the center around the model. By blasting at the junction of coal and rock mass, the stress wave propagates to the weak surface of the coal strata and forms multiple reflection superposition. This repeated stretching superposition action on the coal body, so that the coal produced more displacement and damage. 5) through the numerical simulation results: with the increase of the control hole. The development of fractures in coal and rock mass is more and more abundant, the greater the displacement and mutual invasion of coal and rock mass, the less energy in the blasting cavity and the smaller the cavity. When the control aperture increases to a certain extent, because the control hole provides a large free surface, the coal body moves obviously under the action of blasting and causes damage near the control hole. The gas permeability of coal body is greatly increased under the action of double action and the crack in the rock mass and the crack in the coal body form the three-dimensional fissure structure at the same time. The stable control hole in the rock mass provides a long-term and efficient guarantee for the subsequent gas drainage operation. In the industrial test, the charge blasting scheme at the junction of coal and rock is used to increase the concentration of gas extraction and the pure flow rate. The gas permeability is increased and the effective antireflection radius reaches 6 m.The danger of gas outburst in Shimen coal is eliminated.
【學(xué)位授予單位】：安徽理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TD712.61

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本文編號：1474503