發(fā)布時間：2018-05-03 22:11

  本文選題：液態(tài)二氧化碳相變致裂 + 致裂當(dāng)量��； 參考：《河南理工大學(xué)》2014年碩士論文

【摘要】：液態(tài)二氧化碳相變致裂增透技術(shù)作為一種新型的強(qiáng)化抽采瓦斯技術(shù),在其致裂機(jī)理、合理布孔參數(shù)等方面研究不足。本文采用理論分析、數(shù)值模擬和現(xiàn)場試驗(yàn)的手段,在現(xiàn)場試驗(yàn)液態(tài)二氧化碳相變致裂的基礎(chǔ)上,分析了液態(tài)二氧化碳相變致裂增透的效果;通過選擇合理計算方法,計算得出了液態(tài)二氧化碳相變致裂的當(dāng)量,通過致裂試驗(yàn)驗(yàn)證與數(shù)值模擬結(jié)果的一致性,采用數(shù)值模擬的方法研究了煤層瓦斯壓力對致裂效果的影響,分析了致裂產(chǎn)生的高能二氧化碳?xì)怏w和瓦斯氣體作用下的裂紋擴(kuò)展及破壞準(zhǔn)則,總結(jié)了液態(tài)二氧化碳相變致裂增透的機(jī)理。首先,在總結(jié)國內(nèi)外研究成果的基礎(chǔ)上,介紹了液態(tài)二氧化碳相變致裂新技術(shù),通過在河南焦煤能源有限公司九里山礦的現(xiàn)場試驗(yàn),分析了該致裂增透技術(shù)的效果和在煤礦應(yīng)用范圍,對比了液態(tài)二氧化碳相變致裂技術(shù)與高壓水射流擴(kuò)孔技術(shù)的增透效果,得出了經(jīng)液態(tài)二氧化碳相變致裂的鉆孔瓦斯抽采量與高壓水射流擴(kuò)孔的鉆孔瓦斯抽采量相比提高1.44~5.2倍,證明了液態(tài)二氧化碳相變致裂技術(shù)強(qiáng)化預(yù)抽煤層瓦斯的優(yōu)越性,具有很高的經(jīng)濟(jì)價值。其次,利用有限元分析軟件ANSYS_LS-DYNA3D對致裂當(dāng)量和在煤體中致裂時的應(yīng)力場進(jìn)行數(shù)值模擬。以斷裂力學(xué)理論為基礎(chǔ),建立了含瓦斯壓力條件下煤的體致裂作用計算模型;分析了致裂時煤體中應(yīng)力場的分布規(guī)律,通過分析致裂產(chǎn)生的高能二氧化碳?xì)怏w和瓦斯氣體作用下煤體內(nèi)的應(yīng)力場及裂紋擴(kuò)展情況,提出了液態(tài)二氧化碳相變致裂增透的機(jī)理。最后,在巖石爆破理論的基礎(chǔ)上,分析了致裂產(chǎn)生的高能二氧化碳?xì)怏w和瓦斯氣體在煤體致裂損傷斷裂過程中的作用,以及瓦斯氣體對煤體主要物理力學(xué)性質(zhì)的影響,根據(jù)損傷斷裂力學(xué)理論計算了致裂應(yīng)力波形成的初始宏觀裂紋尖端的有效應(yīng)力強(qiáng)度因子,分析了致裂產(chǎn)生的高能二氧化碳?xì)怏w和瓦斯氣體作用下裂紋的擴(kuò)展過程,并確定了裂紋的擴(kuò)展準(zhǔn)則。結(jié)合前期的試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)一步驗(yàn)證理論分析研究結(jié)論的正確性與合理性。
[Abstract]:As a new type of enhanced gas extraction technology, liquid carbon dioxide phase change and antireflection technology has not been studied in terms of its cracking mechanism and reasonable pore layout parameters. In this paper, by means of theoretical analysis, numerical simulation and field test, the effect of liquid carbon dioxide phase change induced cracking and antireflection is analyzed on the basis of field test, and reasonable calculation method is selected. The equivalent of liquid carbon dioxide phase transformation is calculated. The effect of coal seam gas pressure on fracture effect is studied by using numerical simulation method, which is consistent with the results of numerical simulation. The crack propagation and failure criteria under the action of high energy carbon dioxide gas and gas gas are analyzed, and the mechanism of liquid carbon dioxide phase transition induced crack and antireflection is summarized. First of all, on the basis of summarizing the domestic and foreign research results, the paper introduces the new technology of liquid carbon dioxide phase change cracking, through the field test in Jiulisshan Mine of Henan Coking Coal Energy Co., Ltd. The effect of this technology and its application in coal mine are analyzed. The antireflection effect of liquid carbon dioxide phase change technology and high pressure water jet reaming technology is compared. It is concluded that the amount of gas extracted from the borehole induced by liquid carbon dioxide phase change is 1.44 ~ 5.2 times higher than that of the high pressure water jet reaming hole, which proves the superiority of the liquid carbon dioxide phase transformation technology in enhancing the pre-drainage of coal seam gas. Have very high economic value. Secondly, the finite element analysis software ANSYS_LS-DYNA3D is used to simulate the crack equivalent and stress field in coal. Based on the theory of fracture mechanics, the calculation model of coal body fracturing under the condition of gas bearing pressure is established, and the distribution of stress field in coal is analyzed. Based on the analysis of stress field and crack propagation in coal under the action of high energy carbon dioxide gas and gas produced by cracking, the mechanism of cracking and antireflection caused by liquid carbon dioxide phase transformation is put forward. Finally, on the basis of rock blasting theory, the effect of high energy carbon dioxide gas and gas gas produced by cracking on the fracture process of coal body and the influence of gas gas on the main physical and mechanical properties of coal body are analyzed. According to the theory of damage fracture mechanics, the effective stress intensity factor at the tip of the initial macroscopic crack formed by the crack stress wave is calculated, and the crack propagation process under the action of high energy carbon dioxide gas and gas gas produced by the crack is analyzed. The crack propagation criterion is determined. The correctness and reasonableness of the theoretical analysis results are further verified by the previous test results.
【學(xué)位授予單位】：河南理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TD712.6

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本文編號：1840299