發(fā)布時(shí)間：2023-02-08 16:40

　　煤與瓦斯突出嚴(yán)重威脅煤礦的安全生產(chǎn),如何以安全、經(jīng)濟(jì)的方式消除突出危險(xiǎn)性是當(dāng)前煤與瓦斯突出礦井的迫切要求。瓦斯抽采是瓦斯災(zāi)害治理的主要技術(shù)途徑,而我國(guó)95%以上的的高瓦斯與突出礦井開采煤層屬于低透氣煤層,瓦斯抽放難度較大。近年來采用的高壓水射流割縫技術(shù)可以有效地增加煤體透氣性、提高瓦斯抽采率、降低瓦斯突出風(fēng)險(xiǎn)。盡管在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐中取得了良好的卸壓增透效果,但目前依然存在著破煤機(jī)理研究缺陷、縫槽影響范圍難以確定、工藝費(fèi)時(shí)費(fèi)力等理論與技術(shù)問題的制約。對(duì)此本文采用現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研、理論分析、數(shù)值模擬、室內(nèi)實(shí)驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用等方法,對(duì)低透氣性松軟煤層高壓水射流割縫增透機(jī)理與應(yīng)用開展了深入研究,具體內(nèi)容如下:(1)基于煤層透氣性影響因素和流體動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)理論,分析高壓水射流作用下煤體的破壞機(jī)理,并據(jù)此分析割縫區(qū)域煤體損傷破壞機(jī)理、應(yīng)力場(chǎng)分布特征與增透過程的內(nèi)在關(guān)系。(2)根據(jù)巖石力學(xué)、彈塑性力學(xué)、斷裂力學(xué)和損傷力學(xué)理論,采用FLAC3D數(shù)值計(jì)算方法,研究不同割縫參數(shù)下割縫區(qū)域煤體應(yīng)力演化規(guī)律、損傷破壞范圍,以此分析不同割縫參數(shù)條件下的協(xié)同增透效果,最終得到優(yōu)化后的割縫參數(shù)。(3)設(shè)計(jì)搭建了水力割縫實(shí)驗(yàn)平臺(tái),進(jìn)行了...

【文章頁數(shù)】：155 頁

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
致謝
摘要
Abstract
縮寫和符號(hào)清單
1 引言
    1.1 研究背景及意義
    1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 煤與瓦斯突出機(jī)理研究進(jìn)展
        1.2.2 煤層防突措施研究進(jìn)展
        1.2.3 水力割縫破煤增透理論研究進(jìn)展
        1.2.4 現(xiàn)有研究局限性分析
    1.3 主要研究?jī)?nèi)容
    1.4 研究技術(shù)路線
    1.5 本章小結(jié)
2 高壓水射流割縫增透機(jī)理研究
    2.1 煤體透氣性的影響因素
        2.1.1 裂隙系統(tǒng)發(fā)育
        2.1.2 煤巖組分類型
        2.1.3 煤變質(zhì)程度
        2.1.4 有效應(yīng)力
        2.1.5 煤基質(zhì)收縮
        2.1.6 克林伯格效應(yīng)
    2.2 射流流體動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)理論
        2.2.1 水的基本性質(zhì)
        2.2.2 高壓水射流流體動(dòng)力學(xué)控制方程
    2.3 高壓水射流破煤體損傷機(jī)理
        2.3.1 準(zhǔn)靜態(tài)彈性破碎理論
        2.3.2 應(yīng)力波破碎理論
        2.3.3 裂紋擴(kuò)展破巖理論
        2.3.4 氣蝕(空化)破碎理論
    2.4 水力割縫增透機(jī)理
        2.4.1 割縫應(yīng)力場(chǎng)
        2.4.2 損傷破壞機(jī)理
        2.4.3 割縫孔增透消突機(jī)制
    2.5 本章小結(jié)
3 水力割縫下煤巖損傷破壞規(guī)律的數(shù)值分析
    3.1 數(shù)值模擬原理與模型構(gòu)建
        3.1.1 FLAC3D計(jì)算原理
        3.1.2 應(yīng)用礦井工程的數(shù)值計(jì)算模型建立
    3.2 割縫水壓對(duì)煤體損傷破壞范圍的影響
    3.3 割縫寬度對(duì)煤體損傷破壞范圍的影響
    3.4 割縫深度與損傷破壞范圍的影響
    3.5 多縫協(xié)同作用下對(duì)損傷破壞范圍的影響
    3.6 本章小節(jié)
4 高壓水射流破煤規(guī)律的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ脱芯?br>    4.1 相似模擬實(shí)驗(yàn)試樣制備
        4.1.1 試樣力學(xué)參數(shù)測(cè)試
        4.1.2 大尺寸試樣制備
    4.2 實(shí)驗(yàn)方案
        4.2.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備組成
        4.2.2 水力割縫實(shí)驗(yàn)方案
    4.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析
        4.3.1 沖擊破壞外觀實(shí)驗(yàn)結(jié)果及振速分析
        4.3.2 試樣破壞過程沖擊波產(chǎn)生的合成振速特征分析
    4.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果討論與應(yīng)用
        4.4.1 實(shí)驗(yàn)結(jié)果討論
        4.4.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果的應(yīng)用
    4.5 本章小結(jié)
5 水力割縫現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用及效果考察
    5.1 水力割縫措施優(yōu)化研究
        5.1.1 噴嘴參數(shù)優(yōu)化
        5.1.2 泵壓參數(shù)優(yōu)化
    5.2 水力割縫流程現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用
        5.2.1 水力割縫措施流程研究
        5.2.2 排水排渣系統(tǒng)
        5.2.3 封孔技術(shù)研究
    5.3 不同泵壓下水力割縫有效影響范圍試驗(yàn)對(duì)比研究
        5.3.1 試驗(yàn)方案
        5.3.2 試驗(yàn)結(jié)果分析
        5.3.3 水力割縫布孔研究
    5.4 瓦斯涌出量考察
    5.5 瓦斯抽采效果分析
        5.5.1 抽采情況考察
        5.5.2 兩種鉆孔對(duì)比考察
        5.5.3 受水力割縫影響的普通孔抽采參數(shù)考察
    5.6 消突效果考察
    5.7 本章小結(jié)
6 結(jié)論與展望
    6.1 結(jié)論
    6.2 創(chuàng)新點(diǎn)及展望
        6.2.1 創(chuàng)新點(diǎn)
        6.2.2 展望
參考文獻(xiàn)
作者簡(jiǎn)歷及在學(xué)研究成果
學(xué)位論文數(shù)據(jù)集



本文編號(hào)：3738021