本文關(guān)鍵詞：深孔預(yù)裂爆破增透技術(shù)在正行礦煤巷掘進(jìn)中的應(yīng)用研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：近十年來,礦井瓦斯事故頻發(fā),其威脅性居于礦井各類災(zāi)害之首。瓦斯災(zāi)害之所以愈演愈烈,是因為采煤技術(shù)和設(shè)備的發(fā)展導(dǎo)致的開采深度迅速增加,千米以上礦井在我國已比比皆是了。采深增加帶來了地應(yīng)力和瓦斯壓力的增大,以及透氣性系數(shù)的降低,導(dǎo)致礦井發(fā)生煤與瓦斯突出等瓦斯事故的可能性大大增加,瓦斯事故的破壞性是巨大的,礦井的煤炭資源和人生安全都會受到嚴(yán)重威脅。因此,如何增加煤層透氣性、消除煤層突出危險性成為我們亟待解決的問題。 本文通過理論探討、數(shù)值模擬并結(jié)合工程試驗的方法,對深孔預(yù)裂爆破卸壓增透技術(shù)在強(qiáng)突出低透氣煤層中的應(yīng)用進(jìn)行了系統(tǒng)分析研究,闡述了低透氣性煤層的煤體微觀結(jié)構(gòu)特點(diǎn),爆轟波、爆生氣體以及控制孔在爆破中所起的作用,并結(jié)合模擬和現(xiàn)場,得出了如下結(jié)論： 1.多孔介質(zhì)煤的孔隙裂隙結(jié)構(gòu)的發(fā)育程度,以及其孔隙性、滲透性等特性與煤體的透氣能力是息息相關(guān)的,多種因素都會影響到煤的孔隙性；深孔預(yù)裂爆破會對一定范圍內(nèi)煤體產(chǎn)生破壞,對煤體微觀結(jié)構(gòu),尤其是小孔和中孔的孔隙結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響,增加煤體的比表面積和滲透孔體積,使得裂隙大量發(fā)育,從而提高煤體透氣性系數(shù)。 2.炸藥在煤體中爆破后,產(chǎn)生的應(yīng)力波作用于煤體,產(chǎn)生徑向壓縮應(yīng)力和切向拉伸應(yīng)力,使煤體產(chǎn)生裂隙；其次,控制孔處形成的反射拉伸波進(jìn)一步增加裂隙區(qū)范圍；最后,高溫、高壓爆生氣體與煤層瓦斯壓力共同作用于空腔壁已張開的裂隙中,并在裂隙尖端產(chǎn)生應(yīng)力集中,使裂隙進(jìn)一步擴(kuò)展,最終形成了裂隙圈及次生裂隙圈在內(nèi)的錯綜復(fù)雜的裂隙網(wǎng)。 3.根據(jù)正行礦15號煤軌道下山煤巷掘進(jìn)的情況,利用三維動力有限元程序LS-DYNA3D建立了符合實(shí)際條件的數(shù)值計算模型；通過對單爆破孔、單爆破孔與雙控制孔(孔間距分別為1.5m和3.5m)模型的應(yīng)力云圖、裂隙圖的數(shù)值模擬,再現(xiàn)了應(yīng)力波在煤體中的傳播衰減規(guī)律,煤體裂隙擴(kuò)展變化過程,并說明了控制孔提供了輔助自由面,引導(dǎo)裂紋擴(kuò)展的作用；當(dāng)孔間距為1.5-3m時,形成貫通裂紋效果好,可提高煤層透氣性與瓦斯抽采效果。 4.從15煤軌道下山處煤層爆破的試驗結(jié)果來看,深孔預(yù)裂爆破卸壓增透效果明顯,煤層透氣性系數(shù)成倍提高,鉆孔瓦斯抽采純量和瓦斯抽采濃度也有明顯增大,煤層瓦斯壓力和瓦斯含量下降,說明該技術(shù)對高突低透煤層卸壓消突的積極作用,為今后類似情況的消突工作提供了指導(dǎo)。
【關(guān)鍵詞】：深孔預(yù)裂爆破 煤層微觀孔隙結(jié)構(gòu) 數(shù)值模擬 卸壓增透 爆破裂隙
【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】：2015
【分類號】：TD712
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-14
• 1 緒論14-20
• 1.1 研究背景14
• 1.2 我國煤炭開采深度和現(xiàn)狀14-15
• 1.3 深孔預(yù)裂爆破技術(shù)應(yīng)用前景15-16
• 1.4 深孔預(yù)裂爆破研究現(xiàn)狀16-18
• 1.5 論文研究主要內(nèi)容和方法18-20
• 2 低透氣煤層微觀孔隙的理論研究20-30
• 2.1 多孔介質(zhì)基本特征20-22
• 2.2 低滲透煤層孔隙裂隙結(jié)構(gòu)22-25
• 2.2.1 煤的孔隙結(jié)構(gòu)22-24
• 2.2.2 煤的裂隙結(jié)構(gòu)24-25
• 2.3 煤孔隙性的影響因素25-26
• 2.4 低滲透煤層的滲透特性26-29
• 2.4.1 煤層滲透性的分類標(biāo)準(zhǔn)26-28
• 2.4.2 低滲透煤層的滲透特性28-29
• 2.5 深孔控制預(yù)裂爆破對煤體微觀結(jié)構(gòu)的影響29
• 2.6 本章小結(jié)29-30
• 3 深孔預(yù)裂爆破強(qiáng)化增透機(jī)理研究30-42
• 3.1 引言30
• 3.2 深孔預(yù)裂爆破作用分析30-36
• 3.2.1 炸藥爆轟時能量分析30-31
• 3.2.2 爆炸應(yīng)力波作用分析31-32
• 3.2.3 爆生氣體與瓦斯氣體作用分析32-33
• 3.2.4 貫穿裂隙形成條件33-35
• 3.2.5 控制孔作用機(jī)理分析35-36
• 3.3 深孔預(yù)裂爆破裂隙區(qū)形成過程分析36-41
• 3.3.1 壓碎圈生成及范圍37-40
• 3.3.2 裂隙圈形成及范圍40-41
• 3.4 深孔預(yù)裂爆破卸壓消突機(jī)理分析41
• 3.5 本章小節(jié)41-42
• 4 深孔預(yù)裂爆破數(shù)值模擬分析42-62
• 4.1 LS-DYNA軟件介紹42
• 4.2 理論基礎(chǔ)42-48
• 4.3 數(shù)值計算模型的建立48-53
• 4.3.1 數(shù)值模型設(shè)計原則48
• 4.3.2 數(shù)值模型的建立48-52
• 4.3.3 材料模型選取和參數(shù)確定52-53
• 4.4 模擬計算結(jié)果分析53-61
• 4.4.1 單個爆破孔的應(yīng)力云圖與裂隙圖分析53-56
• 4.4.2 單爆破孔和雙控制孔(孔間距1.5m)的應(yīng)力云圖與裂隙圖分析56-58
• 4.4.3 單爆破孔和雙控制孔(孔間距3.5m)的應(yīng)力云圖與裂隙圖分析58-61
• 4.5 本章小結(jié)61-62
• 5 深孔預(yù)裂爆破卸壓增透工程試驗62-73
• 5.1 正行礦基本概況62-63
• 5.1.1 地質(zhì)、水文條件概況62-63
• 5.1.2 Ⅱ段軌道大巷概況63
• 5.1.3 瓦斯、煤層、煤自燃情況63
• 5.2 深孔預(yù)裂爆破增透試驗方案63-68
• 5.2.1 鉆孔設(shè)計63-65
• 5.2.2 爆破工藝流程65-68
• 5.3 鉆孔抽采瓦斯68-69
• 5.4 爆破效果考察與分析69-71
• 5.5 本章小結(jié)71-73
• 6 結(jié)論與展望73-75
• 6.1 結(jié)論73
• 6.2 展望73-75
• 參考文獻(xiàn)75-79
• 致謝79

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本文編號：355212