本文關(guān)鍵詞：顧南礦揭C13-1煤層深孔預(yù)裂爆破卸壓增透技術(shù)研究

  更多相關(guān)文章： 深孔預(yù)裂爆破 低透氣性煤層 相似模擬試驗(yàn) 數(shù)值模擬 有效松動(dòng)半徑

【摘要】：本文針對(duì)顧南礦C13-1煤層透氣性差、瓦斯難以抽采等問(wèn)題開(kāi)展深孔預(yù)裂爆破增透技術(shù)的研究,并從理論分析、相似模擬試驗(yàn)和數(shù)值模擬三個(gè)方面入手,確定適合其工作面的鉆孔布置及爆破參數(shù)的最優(yōu)方案。并根據(jù)淮南礦業(yè)顧南煤礦揭C13-1煤層實(shí)測(cè)數(shù)據(jù),對(duì)深孔預(yù)裂爆破卸壓增透技術(shù)在低透氣性高瓦斯突出煤層中的適用性進(jìn)行了系統(tǒng)研究。 首先,本文在總結(jié)國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上,理論分析了深孔預(yù)裂爆破卸壓增透機(jī)理,并分別分析了爆炸沖擊波與應(yīng)力波、控制孔、爆生氣體和瓦斯壓力在煤體爆破裂紋擴(kuò)展過(guò)程中不同階段的作用。結(jié)論表明：沖擊波是形成粉碎區(qū)的主要原因,應(yīng)力波的作用時(shí)間和作用范圍較大,是煤巖破壞的主要區(qū)域；應(yīng)力波在控制孔處反射形成的拉伸波可增加裂隙區(qū)的范圍；爆生氣體與煤層壓力在裂隙尖端產(chǎn)生的應(yīng)力集中可進(jìn)一步促進(jìn)裂紋的擴(kuò)展;得出粉碎區(qū)和裂隙區(qū)半徑的理論計(jì)算公式。 其次,依據(jù)相似理論、斷裂力學(xué)及顧南礦地質(zhì)數(shù)據(jù)等設(shè)計(jì)相似模擬試驗(yàn)方案,確定了煤巖體模擬材料及配比。試驗(yàn)結(jié)果表明：應(yīng)力波的波形由壓縮相和拉伸相共同組成,且壓縮相和拉伸相的波峰隨著傳播距離的增大而逐漸減�。簧羁最A(yù)裂爆破的有效松動(dòng)半徑為3-4.5m。 最后,結(jié)合淮南礦業(yè)顧南礦C13-1煤層現(xiàn)場(chǎng)情況建立不同孔間距數(shù)值計(jì)算模型,將數(shù)值模型嵌入LS-DYNA軟件中進(jìn)行計(jì)算。數(shù)值模擬結(jié)果表明：控制孔提供了輔助自由面,可進(jìn)一步促進(jìn)煤體裂紋的擴(kuò)展；當(dāng)孔間距為3-4.5m時(shí),可形成貫通裂紋,提高煤層透氣性與瓦斯抽采效果。 根據(jù)淮面礦業(yè)顧橋煤礦揭C13-1煤層深孔預(yù)裂爆破的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù),確定深孔預(yù)裂爆破有效松動(dòng)半徑可到達(dá)4.5m,與理論分析、相似模擬試驗(yàn)和數(shù)值模擬結(jié)果的相一致。在有效松動(dòng)半徑內(nèi)瓦斯抽采濃度可提高0.267～1.08倍,瓦斯抽采純量提高0.25～1.23倍。表明深孔預(yù)裂爆破為低透氣性高瓦斯煤層瓦斯抽采提供了一種可靠的方法。
【關(guān)鍵詞】：深孔預(yù)裂爆破 低透氣性煤層 相似模擬試驗(yàn) 數(shù)值模擬 有效松動(dòng)半徑
【學(xué)位授予單位】：安徽理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TD712.6
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-14
• 1 緒論14-20
• 1.1 研究背景14-15
• 1.2 瓦斯抽采研究現(xiàn)狀15-16
• 1.2.1 國(guó)外瓦斯抽采現(xiàn)狀15
• 1.2.2 國(guó)內(nèi)瓦斯抽采現(xiàn)狀15-16
• 1.3 深孔預(yù)裂爆破國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀16-19
• 1.4 論文的研究方法和主要研究?jī)?nèi)容19-20
• 2 深孔預(yù)裂爆破強(qiáng)化增透機(jī)理研究20-32
• 2.1 深孔預(yù)裂爆破技術(shù)特點(diǎn)20
• 2.2 深孔預(yù)裂爆破作用分析20-24
• 2.2.1 爆炸應(yīng)力波作用機(jī)理分析20-21
• 2.2.2 控制孔作用機(jī)理分析21-22
• 2.2.3 爆生氣體作用機(jī)理分析22-24
• 2.2.4 煤層瓦斯壓力作用機(jī)理分析24
• 2.3 深孔預(yù)裂爆破有效增透范圍理論研究24-29
• 2.3.1 壓碎區(qū)的形成及范圍25-28
• 2.3.2 裂隙圈的形成與范圍28-29
• 2.4 深孔預(yù)裂爆破防突作用分析29
• 2.5 本章小結(jié)29-32
• 3 深孔預(yù)裂爆破相似模擬試驗(yàn)32-48
• 3.1 相似模擬試驗(yàn)?zāi)康暮屠碚撘罁?jù)32
• 3.1.1 試驗(yàn)?zāi)康?/span>32
• 3.1.2 實(shí)驗(yàn)理論依據(jù)32
• 3.2 相似原理與準(zhǔn)則32-34
• 3.2.1 相似理論原理32-33
• 3.2.2 試驗(yàn)的相似準(zhǔn)則和荷載計(jì)算33-34
• 3.3 相似模擬材料配比試驗(yàn)34-37
• 3.3.1 模擬材料的選擇34
• 3.3.2 相似材料配比34-36
• 3.3.3 材料配比試驗(yàn)結(jié)果36-37
• 3.4 相似模擬試驗(yàn)的設(shè)計(jì)37-41
• 3.4.1 應(yīng)變磚的制作37
• 3.4.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)37-39
• 3.4.3 試驗(yàn)裝藥39-40
• 3.4.4 模型試塊的制作40-41
• 3.5 試驗(yàn)結(jié)果與分析41-47
• 3.5.1 試驗(yàn)測(cè)試系統(tǒng)41-42
• 3.5.2 試驗(yàn)結(jié)果與分析42-47
• 3.6 本章小結(jié)47-48
• 4 深孔預(yù)裂爆破數(shù)值模擬分析研究48-68
• 4.1 LS-DYNA軟件簡(jiǎn)介48
• 4.2 理論基礎(chǔ)48-53
• 4.3 數(shù)值模型的建立53-58
• 4.3.1 數(shù)值模型建立的原則53-54
• 4.3.2 數(shù)值模型的建立54-57
• 4.3.3 材料參數(shù)設(shè)定57-58
• 4.4 數(shù)值模擬結(jié)果分析58-66
• 4.4.1 單個(gè)爆破孔應(yīng)力云圖與裂隙圖分析58-61
• 4.4.2 孔間距為3m爆破云圖與裂隙圖分析61-63
• 4.4.3 孔間距為4m爆破云圖與裂隙圖分析63-66
• 4.5 本章小結(jié)66-68
• 5 深孔預(yù)裂爆破現(xiàn)場(chǎng)增透試驗(yàn)研究68-80
• 5.1 工程地質(zhì)概況68-71
• 5.1.1 煤層瓦斯賦存及地質(zhì)情況68-69
• 5.1.2 瓦斯壓力的測(cè)定69-71
• 5.2 深孔預(yù)裂爆破增透試驗(yàn)方案71-75
• 5.2.1 布孔方式71-73
• 5.2.2 爆破施工過(guò)程73-74
• 5.2.3 安全設(shè)施74-75
• 5.2.4 避災(zāi)路線(xiàn)75
• 5.3 深孔預(yù)裂爆破卸壓增透現(xiàn)場(chǎng)效果分析75-79
• 5.4 本章小結(jié)79-80
• 6 結(jié)論與展望80-82
• 6.1 結(jié)論80
• 6.2 展望80-82
• 參考文獻(xiàn)82-86
• 致謝86-88
• 作者簡(jiǎn)介及讀研期間主要科研成果88

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：660600