【摘要】：抽采煤層瓦斯是保證高瓦斯煤礦安全、高效生產(chǎn)的有效措施。我國(guó)煤層普遍滲透性差,盡管目前大多采用水力壓裂、開(kāi)采解放層等卸壓增透技術(shù),但瓦斯抽采率仍然普遍偏低。隨著開(kāi)采深度的增加,煤層滲透性變差,煤層瓦斯抽采更為困難。不同于炸藥爆破的氣爆新技術(shù)是提高煤層滲透性的一種安全、高效的物理爆破法,研究氣爆低滲透煤層裂隙擴(kuò)展規(guī)律及增透規(guī)律至關(guān)重要。本文采用理論分析與數(shù)值模擬相結(jié)合的方法,首先,分析了低滲透煤層儲(chǔ)層特征及瓦斯運(yùn)移機(jī)理�；跉獗瑢�(shí)驗(yàn),揭示了氣爆低滲透煤層增透機(jī)理。其次,建立了包含煤體變形場(chǎng)方程、流體動(dòng)力學(xué)方程和沖擊波方程的氣爆力學(xué)模型。根據(jù)氣體射流理論,創(chuàng)新性確定了氣爆作用下煤壁所受到的壓力,并修正JWL狀態(tài)方程參數(shù),建立了不同于炸藥化學(xué)爆破的氣爆沖擊壓力確定方法,實(shí)現(xiàn)了對(duì)低滲透煤層進(jìn)行物理爆破的目的。最后,采用光滑粒子流體動(dòng)力學(xué)(SPH)計(jì)算方法對(duì)氣爆低滲透煤層進(jìn)行不同爆孔深度、爆孔直徑、爆孔間距條件下數(shù)值模擬,得出了不同計(jì)算條件下煤層受高壓氣體沖擊后的損傷破壞規(guī)律、應(yīng)力分布、沖擊波壓力作用下煤體產(chǎn)生壓力變化規(guī)律以及氣爆低滲透煤層增透規(guī)律。高壓氣體在煤體內(nèi)瞬間釋放,產(chǎn)生的壓力遠(yuǎn)大于煤體所能承受的動(dòng)態(tài)抗壓強(qiáng)度,煤體被破壞,形成爆破空腔。爆孔周?chē)?.0-1.5m范圍內(nèi)的介質(zhì)被強(qiáng)烈壓縮、粉碎,形成壓碎區(qū)�？拷鼔核閰^(qū)的介質(zhì)產(chǎn)生徑向壓縮和切向拉伸,當(dāng)切向拉伸應(yīng)力超過(guò)介質(zhì)的抗拉強(qiáng)度時(shí)會(huì)產(chǎn)生徑向裂隙,并隨應(yīng)力波向前傳播而擴(kuò)展。隨著應(yīng)力波的傳播,高壓氣體緊隨其后并迅速膨脹,進(jìn)入由應(yīng)力波產(chǎn)生的徑向裂隙中,使其繼續(xù)擴(kuò)展,在煤體內(nèi)形成裂隙區(qū)和震動(dòng)區(qū)。爆孔深度的減小與爆孔直徑的增加均可增大壓碎區(qū)及裂隙區(qū)范圍。雙孔爆破時(shí),合理的孔間距對(duì)爆破效果有著直接的影響。研究結(jié)果為工程爆破中確定合理的爆破方案提供理論依據(jù)。
【圖文】：

圖２．１煤的原生裂隙示意圖逡逑Ｆｉｇ．２．１邋Ｔｈｅ邋ｐｒｉｍａｒｙ邋ｃｒａｃｋ邋ｏｆ邋化ｅ邋ｃｏａｌ逡逑形成之后，受構(gòu)造應(yīng)力的作用而產(chǎn)生。構(gòu)造，有明顯的方向，延伸較長(zhǎng)，，與煤層的層理

圖２．２煤體中瓦斯的賦存狀態(tài)逡逑
【學(xué)位授予單位】：遼寧工程技術(shù)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

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 曾范永;李成全;孫可明;宋維源;李贊;;氣爆對(duì)煤體滲透性影響的實(shí)驗(yàn)研究[J];煤田地質(zhì)與勘探;2012年02期

2 高坤;王繼仁;賈寶山;史寧;李成全;;高壓空氣沖擊煤體增透技術(shù)實(shí)驗(yàn)研究[J];礦業(yè)安全與環(huán)保;2011年06期

3 倪海敏;茅獻(xiàn)彪;張春;楊敏;;沖擊載荷對(duì)巷道穩(wěn)定性的影響研究[J];煤炭工程;2011年09期

4 劉健;劉澤功;蔡峰;;石門(mén)揭煤深孔預(yù)裂爆破增透效果試驗(yàn)研究[J];煤炭科學(xué)技術(shù);2011年06期

5 夏昌敬;桂樂(lè)樂(lè);譚金彪;嚴(yán)紅蓮;陳立平;薛東杰;;沖擊載荷作用下巖石動(dòng)態(tài)力學(xué)性能的數(shù)值分析[J];彈道學(xué)報(bào);2009年03期

6 蔡峰;劉澤功;張朝舉;林柏泉;;高瓦斯低透氣性煤層深孔預(yù)裂爆破增透數(shù)值模擬[J];煤炭學(xué)報(bào);2007年05期

7 劉軍;巖體在沖擊載荷作用下的各向異性損傷模型及其應(yīng)用[J];巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào);2004年04期

8 程星,黃潤(rùn)秋,徐佩華;巖溶氣爆塌陷的數(shù)學(xué)模型探討[J];成都理工學(xué)院學(xué)報(bào);2002年06期

9 徐穎,張笑天;氣體爆破疏通煤倉(cāng)堵塞技術(shù)[J];煤炭科學(xué)技術(shù);2001年09期

10 邵鵬,程玉生;Research on Mechanism of Airshooting[J];Journal of China University of Mining & Technology;2001年01期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前2條

1 劉健;低透氣煤層深孔預(yù)裂爆破增透技術(shù)研究及應(yīng)用[D];安徽理工大學(xué);2008年

2 馮增朝;低滲透煤層瓦斯抽放理論與應(yīng)用研究[D];太原理工大學(xué);2005年

本文編號(hào)：2553700