本文關(guān)鍵詞：高壓水射流破煤作用及水力沖孔防突技術(shù)研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：我國是世界上煤與瓦斯突出最嚴重的國家之一,防治煤與瓦斯突出對于保障煤礦安全高效生產(chǎn)具有十分重要的意義。本文采用理論分析、數(shù)值模擬和現(xiàn)場試驗考察相結(jié)合的方法,系統(tǒng)研究了高壓水射流破煤作用理論和水力沖孔防突技術(shù)。首先,基于高壓水射流破煤作用的理論研究,通過合理的假設(shè)和簡化,分別構(gòu)建了高壓水射流破煤的力學分析模型和數(shù)值計算模型。然后,通過力學分析建立了高壓水射流破煤的理論方程組,運用LS-DYNA3D軟件模擬和分析了不同水壓下高壓水射流破煤的主要過程及其特點。最后,研究了以水力沖孔為代表的高壓水射流破煤防突技術(shù),完成了高壓水射流破煤試驗和水力沖孔防突效果的考察試驗,優(yōu)化和完善了水力沖孔防突技術(shù)。 高壓水射流破煤作用研究表明：高壓水射流破碎含瓦斯煤體主要經(jīng)歷了煤體失效破裂階段和裂隙發(fā)育射流侵蝕階段；構(gòu)建了力學分析模型,建立了高壓水射流破煤的簡化常微分方程組；建立了高壓水射流破煤的數(shù)值計算模型,運用LS-DYNA3D軟件模擬了不同水壓下高壓水射流的破煤過程,得出了高壓水射流破煤的主要過程和門限水壓；煤體在高壓水射流侵蝕下的破壞形式主要有壓碎破壞、拉伸破壞和應(yīng)力波破壞,應(yīng)力波的傳播擴大了高壓水射流侵蝕煤體的影響范圍；高壓水射流的侵蝕深度和水壓之間呈現(xiàn)出曲線增長的關(guān)系。 在淮南潘三礦完成了高壓水射流破煤試驗和水力沖孔現(xiàn)場試驗,表明高壓水泵的出水壓力為15～20MPa時才能滿足高壓水射流的破煤要求；在水力沖孔抽采瓦斯37天后,13-1煤層水力沖孔影響半徑達到8.5m,殘余瓦斯壓力和瓦斯含量分別為1.35MPa、5.98m3/t,煤層瓦斯含量顯著降低,水力沖孔防突技術(shù)措施獲得了良好的消突效果；在水力沖孔之后,煤層瓦斯呈現(xiàn)出區(qū)域性的分布規(guī)律,沖孔鉆孔周圍依次存在瓦斯充分排放區(qū)、瓦斯排放區(qū)、瓦斯壓力過渡區(qū)和原始瓦斯壓力區(qū)；水力沖孔防突技術(shù)主要經(jīng)歷高壓水射流破煤階段、恢復(fù)平衡階段和瓦斯抽采階段。
【關(guān)鍵詞】：煤與瓦斯突出 高壓水射流 水力沖孔 數(shù)值模擬 破煤機理 消突機理 試驗研究 瓦斯抽采
【學位授予單位】：安徽理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2012
【分類號】：TD713.34
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-14
• 引言14-16
• 1 緒論16-25
• 1.1 水射流技術(shù)發(fā)展概況16-19
• 1.1.1 高壓水射流技術(shù)的發(fā)展概況17-18
• 1.1.2 高壓水射流技術(shù)的主要特點18-19
• 1.2 水射流技術(shù)的分類及應(yīng)用19-21
• 1.3 水射流技術(shù)在煤炭工業(yè)中的應(yīng)用21-22
• 1.4 本文研究背景22-23
• 1.5 本文研究的內(nèi)容和技術(shù)路線23-25
• 2 高壓水射流破煤作用研究25-43
• 2.1 高壓水射流主要特征25-31
• 2.1.1 水射流的主要結(jié)構(gòu)25-26
• 2.1.2 水射流的紊動沖擊特性26-31
• 2.2 煤的結(jié)構(gòu)和力學特性31-36
• 2.2.1 煤的孔隙結(jié)構(gòu)特性31-32
• 2.2.2 含瓦斯煤的力學特性32-36
• 2.3 高壓水射流破煤理論36-42
• 2.3.1 高壓水射流破碎煤巖理論37-41
• 2.3.2 水射流破碎煤體的主要過程41-42
• 2.4 本章小結(jié)42-43
• 3 高壓水射流破煤力學和數(shù)值模型研究43-72
• 3.1 高壓水射流破煤作用的力學分析43-52
• 3.1.1 力學模型43-45
• 3.1.2 基本方程45-50
• 3.1.3 力學分析50-52
• 3.2 LS-DYNA3D簡介52-54
• 3.2.1 LS-DYNA3D概述52-53
• 3.2.2 ANSYS/LS-DYNA3D聯(lián)合建模求解53-54
• 3.3 高壓水射流破煤作用的數(shù)值模型54-68
• 3.3.1 有限元模型54-57
• 3.3.2 材料模型57-59
• 3.3.3 數(shù)值模擬試驗59-67
• 3.3.4 數(shù)值模擬試驗分析67-68
• 3.4 力學分析和數(shù)值試驗的對比研究68-70
• 3.4.1 射流破煤的門限水壓68-69
• 3.4.2 水壓與侵蝕深度的關(guān)系69
• 3.4.3 高壓水射流破煤的主要機制69-70
• 3.5 本章小結(jié)70-72
• 4 水力沖孔防突技術(shù)措施的現(xiàn)場試驗72-94
• 4.1 水力沖孔防突技術(shù)72-76
• 4.1.1 水力沖孔技術(shù)的發(fā)展概況72-73
• 4.1.2 水力沖孔技術(shù)的主要設(shè)備73-74
• 4.1.3 水力沖孔技術(shù)的工藝流程74-76
• 4.2 試驗區(qū)域概況76-79
• 4.2.1 礦井概況76-77
• 4.2.2 13-1煤層賦存及頂?shù)装逄卣?/span>77-78
• 4.2.3 試驗區(qū)域概況78-79
• 4.3 煤層的基礎(chǔ)參數(shù)考察79-81
• 4.3.1 煤層的力學強度79
• 4.3.2 煤層瓦斯基礎(chǔ)參數(shù)79-81
• 4.4 穿層鉆孔布置81-86
• 4.4.1 鉆孔布置依據(jù)81
• 4.4.2 鉆孔布置81-84
• 4.4.3 鉆場布置84-86
• 4.5 高壓水射流破煤試驗86-88
• 4.5.1 高壓水射流破煤設(shè)備86-87
• 4.5.2 試驗鉆孔87
• 4.5.3 試驗效果考察87-88
• 4.6 水力沖孔防突技術(shù)現(xiàn)場試驗88-92
• 4.6.1 水力沖孔鉆孔和考察孔88-89
• 4.6.2 水力沖孔的施工工藝89-90
• 4.6.3 水力沖孔現(xiàn)場試驗的影響半徑90-92
• 4.7 本章小結(jié)92-94
• 5 水力沖孔防突技術(shù)試驗研究94-104
• 5.1 水力沖孔防突技術(shù)效果考察94-95
• 5.1.1 防突效果94-95
• 5.1.2 斯抽采效果95
• 5.2 水力沖孔煤層瓦斯區(qū)域分布規(guī)律95-97
• 5.3 水力沖孔防突技術(shù)優(yōu)化97-99
• 5.4 水力沖孔技術(shù)的防突機制99-102
• 5.5 本章小結(jié)102-104
• 6 結(jié)論與展望104-106
• 6.1 結(jié)論104-105
• 6.2 展望105-106
• 參考文獻106-111
• 致謝111-112
• 作者簡介及讀研期間主要科研成果112

【參考文獻】

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本文編號：318893