本文選題：膨脹材料　切入點(diǎn)：鉆孔致裂　出處：《華北理工大學(xué)》2017年碩士論文　論文類(lèi)型：學(xué)位論文

【摘要】：瓦斯災(zāi)害事故嚴(yán)重影響著煤礦的安全和生產(chǎn)效率。鉆孔抽放是瓦斯災(zāi)害事故的主要防治措施之一,但由于我國(guó)的大部分煤層屬于低透氣性煤層,瓦斯抽放效果較差,達(dá)不到瓦斯治理的目的。為了更有效地對(duì)煤層瓦斯進(jìn)行抽放,增加煤層透氣性和擴(kuò)大瓦斯抽放半徑是提高瓦斯抽放效率的關(guān)鍵。通過(guò)理論研究與實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)相結(jié)合的方法對(duì)膨脹材料致裂機(jī)理進(jìn)行了研究,并分析了時(shí)間、環(huán)境溫度、水灰比、孔徑大小等因素對(duì)膨脹材料水化反應(yīng)的作用效果。通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定了磷酸鈉、三聚磷酸鈉、檸檬酸鈉、硼砂、石膏的緩凝劑的凝結(jié)時(shí)間;通過(guò)配比試驗(yàn)及膨脹壓力測(cè)定,確定膨脹壓力為45~65MPa,并且通過(guò)添加摻和料可以控制膨脹材料的膨脹壓力、最高反應(yīng)溫度、反應(yīng)速率�；诿后w力學(xué)特性,利用相似材料試驗(yàn)和COMSOL數(shù)值模擬軟件對(duì)煤層鉆孔致裂和鉆孔抽放瓦斯進(jìn)行了分析研究。相似材料試驗(yàn)表明當(dāng)膨脹材料配制比例的減少時(shí),反應(yīng)時(shí)間也隨之減緩,致裂產(chǎn)生的3~4條主裂隙寬度也相對(duì)較小。數(shù)值模擬結(jié)果顯示通過(guò)煤層鉆孔膨脹致裂,能夠擴(kuò)大瓦斯抽采有效范圍,提高瓦斯抽采效果。研究結(jié)果表明,相對(duì)于傳統(tǒng)鉆孔抽放瓦斯技術(shù),在煤層中合理布置一定的膨脹鉆孔,對(duì)其灌注膨脹材料,依靠其產(chǎn)生的膨脹壓力促使鉆孔周邊煤體破裂,可增大鉆孔瓦斯有效抽放范圍和煤層的透氣性,大大縮短了瓦斯預(yù)抽時(shí)間,從而解決低透氣性煤層開(kāi)采過(guò)程中瓦斯抽放問(wèn)題。
[Abstract]:The gas disaster accident seriously affects the safety and production efficiency of coal mine. Borehole drainage is one of the main prevention measures of gas disaster accident, but because most coal seams in our country belong to low permeability coal seam, the effect of gas drainage is poor. The purpose of gas control cannot be achieved. In order to drain coal seam gas more effectively, Increasing the permeability of coal seam and enlarging the radius of gas drainage are the key to improve the efficiency of gas drainage. The cracking mechanism of expansion material is studied by combining theoretical research with laboratory test, and the time and environment temperature are analyzed. The effect of water-cement ratio, pore size and other factors on hydration reaction of expansive materials was studied. The setting time of sodium phosphate, sodium tripolyphosphate, sodium citrate, borax and gypsum retarder was determined by experiments. The expansion pressure is determined to be 45 ~ 65 MPA, and the expansion pressure, maximum reaction temperature, reaction rate of the expansive material can be controlled by adding the admixture, based on the mechanical properties of the coal, The similar material test and COMSOL numerical simulation software were used to analyze and study the borehole fracturing and gas drainage in coal seam. The similar material test showed that the reaction time also slowed down when the proportion of expansion material was reduced. The results of numerical simulation show that the effective range of gas drainage can be expanded and the effect of gas extraction can be improved by the expansion of borehole in coal seam. Compared with the traditional borehole gas drainage technology, a certain expansion borehole is reasonably arranged in the coal seam, and the swelling pressure produced by the expansion material can promote the coal body fracture around the borehole. It can increase the effective drainage range of borehole gas and the permeability of coal seam, greatly shorten the time of gas pre-drainage, thus solve the problem of gas drainage in the mining process of low permeability coal seam.
【學(xué)位授予單位】：華北理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類(lèi)號(hào)】：TD712.6

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1650340