液態(tài)二氧化碳相變致裂是一種用于煤層增透的技術(shù),其具有使用安全方便、增透效率高、適用范圍較廣等優(yōu)點(diǎn),具體體現(xiàn)在爆破不產(chǎn)生火花、壓力可控、易于儲存和運(yùn)輸以及安全性高等方面。本文在液態(tài)二氧化碳相變致裂原理的基礎(chǔ)上,結(jié)合爆破理論,理論分析了二氧化碳相變致裂對煤巖體的破壞作用和增透效果,運(yùn)用損傷斷裂力學(xué)理論分析了爆破產(chǎn)生的新生裂紋尖端的有效應(yīng)力強(qiáng)度因子,及其在裂紋在擴(kuò)展過程中的變化規(guī)律,并分析了二氧化碳對瓦斯氣體的置換效應(yīng)。其次,運(yùn)用數(shù)值模擬軟件COMSOL Multiphysics,建立了相變致裂影響半徑力學(xué)模型,得到270MPa壓力下的相變致裂的影響半徑,確定了貝勒煤礦現(xiàn)有條件下相變致裂的有效影響半徑為4.6m。在貝勒煤礦煤層條件下進(jìn)行二氧化碳相變致裂爆破試驗(yàn),取得了良好的煤層增透效果,使得本煤層的透氣性系數(shù)增加了 26倍以上;深孔致裂爆破進(jìn)行后,瓦斯抽采效果顯著提升,進(jìn)行過二氧化碳深孔致裂爆破后的鉆孔瓦斯抽采流量是未進(jìn)行致裂爆破鉆孔流量的4.2～6.9倍;抽采影響半徑有大幅提升,從0.8m提升到4.5m,相同條件下可減少鉆孔工程量,從而節(jié)約消突成本;抽采一個月的預(yù)抽率可達(dá)8.26%,未進(jìn)行... 

【文章頁數(shù)】：65 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
1 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 煤層瓦斯增透技術(shù)研究
        1.2.2 液態(tài)二氧化碳相變致裂技術(shù)
    1.3 本文研究內(nèi)容及研究方法
        1.3.1 本文研究內(nèi)容
        1.3.2 研究方法及技術(shù)路線
2 液態(tài)二氧化碳爆破致裂理論基礎(chǔ)
    2.1 爆破對煤巖體的致裂作用過程
    2.2 爆破波在煤巖體中的傳播規(guī)律
    2.3 高壓氣體對煤巖體的作用機(jī)理
    2.4 高壓二氧化碳?xì)怏w作用下的巖體裂紋擴(kuò)展分析
    2.5 二氧化碳?xì)怏w對煤層瓦斯的置換作用
    2.6 本章小結(jié)
3 液態(tài)二氧化碳致裂器
    3.1 二氧化碳致裂器簡介
        3.1.1 二氧化碳致裂器結(jié)構(gòu)及工作原理
        3.1.2 二氧化碳致裂器技術(shù)優(yōu)勢
    3.2 二氧化碳致裂器配套設(shè)備
        3.2.1 無損快速組裝器
        3.2.2 自動化快速充裝系統(tǒng)
        3.2.3 膨脹摩擦式止飛裝置
        3.2.4 其他配套裝置
    3.3 地面二氧化碳致裂器組裝、充裝車間的建立
        3.3.1 車間的基本組成
        3.3.2 車間的組建情況
        3.3.3 車間的管理
    3.4 本章小結(jié)
4 液態(tài)二氧化碳相變致裂影響半徑數(shù)值模擬研究
    4.1 數(shù)學(xué)模型的建立
        4.1.1 基本假設(shè)
        4.1.2 相變致裂數(shù)學(xué)模型建立
        4.1.3 計算模型及失效準(zhǔn)則
        4.1.4 模擬軟件的選擇
    4.2 相變致裂影響半徑模擬結(jié)果
        4.2.1 塑性變形特征
        4.2.2 體積應(yīng)變特征
    4.3 本章小結(jié)
5 液態(tài)二氧化碳致裂器深孔致裂爆破增透技術(shù)
    5.1 貝勒煤礦煤層增透必要性分析
    5.2 試驗(yàn)工作面概況
    5.3 深孔致裂爆破工藝流程
    5.4 試驗(yàn)內(nèi)容及考察方法
        5.4.1 深孔致裂爆破送入取出能力試驗(yàn)
        5.4.2 深孔致裂爆破影響因素試驗(yàn)
        5.4.3 深孔致裂爆破防突效果試驗(yàn)
    5.5 現(xiàn)場試驗(yàn)
        5.5.1 深孔致裂爆破防突效果試驗(yàn)
        5.5.2 深孔致裂爆破工藝流程
        5.5.3 深孔致裂爆破效果考察及結(jié)論
    5.6 數(shù)值模擬與現(xiàn)場試驗(yàn)對比
    5.7 本章小結(jié)
6 結(jié)論與展望
    6.1 主要結(jié)論
    6.2 展望
致謝
參考文獻(xiàn)


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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碩士論文
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[2]煤層中液態(tài)二氧化碳相變致裂半徑的研究[D]. 許夢飛.河南理工大學(xué) 2016
[3]液態(tài)二氧化碳相變致裂增透機(jī)理研究[D]. 韓亞北.河南理工大學(xué) 2014
[4]高瓦斯低透氣性煤層強(qiáng)化增透抽放瓦斯技術(shù)研究[D]. 姚尚文.安徽理工大學(xué) 2005



本文編號：3674105