發(fā)布時間：2017-06-15 19:06

  本文關鍵詞：高壓脈沖水射流增透技術在煤礦石門揭煤中的應用研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】： 煤與瓦斯突出是煤礦生產(chǎn)中的一種極其復雜的動力現(xiàn)象,石門揭煤時極易引起煤與瓦斯突出,其強度大、頻率高。據(jù)統(tǒng)計,在我國幾十起特大型突出事件中,石門揭煤發(fā)生的突出就占了75.9%。針對這一問題,國內(nèi)外學者提出了許多解決措施,如:孔預裂爆破、水力壓裂、酸化處理煤層等方法,但這些方法施工工藝復雜,石門揭煤周期長,準備巷道掘進時間過長,嚴重制約著煤礦高產(chǎn)高效;所以,開展高壓脈沖水射流增透技術具有重大的工程和經(jīng)濟意義。 本文依托國家自然科學基金委創(chuàng)新群體基金項目“高壓水射流破巖理論及其在地下工程中的應用基礎研究(50621403)”,提出采用高壓脈沖水射流對煤層切縫的新方法。通過研究高壓脈沖水射流對煤體的動態(tài)損傷作用,分析了高壓脈沖水射流對煤體裂隙場的演化特性和煤層透氣性的影響;根據(jù)非線性瓦斯?jié)B流理論以及地球物理場效應瓦斯流動理論研究了高壓脈沖水射流沖擊及振蕩效應對煤體內(nèi)瓦斯流動規(guī)律的影響;研發(fā)了高壓脈沖水射流切縫系統(tǒng)裝置和施工工藝,并結合流體力學、滲流力學等理論分析確定了高壓脈沖水射流切割煤體時主要水力參數(shù),并進行現(xiàn)場試驗。主要研究成果如下: ①高壓脈沖水射流在松軟低透氣性煤體中切縫,引起鉆孔周圍應力場變化,形成一定范圍的卸壓帶,同時脈沖射流的振蕩作用促使卸壓帶范圍增加,使煤層透氣性增大;不同頻率的脈沖形成不同尺寸級的裂隙,在高壓脈沖水射流沖擊應力波和水準靜態(tài)作用裂隙先后經(jīng)歷初始損傷、裂隙擴展、裂隙相互貫通及裂隙場進一步發(fā)展四個階段,裂隙的發(fā)展,增加了瓦斯的運移通道,是煤層透氣性進一步增大,為高效抽采瓦斯奠定了基礎。 ②得出高壓脈沖水射流對煤體的沖擊動態(tài)方程,并根據(jù)瓦斯?jié)B流理論得出高壓脈沖水射流作用下煤體內(nèi)瓦斯?jié)B流方程。 ③研發(fā)出高壓脈沖水射流切縫系統(tǒng)裝置,通過流體力學、牛頓定律分析計算得出射流在煤巖單位面積所受的作用力以及煤粒與水的速度關系,從而得出脈沖射流破煤巖的臨界壓力以及切縫過程中所需要的射流流量,為高壓脈沖水射流切縫系統(tǒng)裝置在煤礦石門揭煤的應用奠定基礎。 ④對高壓脈沖水射流切縫系統(tǒng)進行現(xiàn)場試驗,通過對比分析得出,在采用高壓脈沖水射流切縫工藝的+175N2#石門,切縫3天后K1煤層K1值最大值由0.85 mL/g·min1/2減小為0.46mL/g·min1/2,而未實施高壓脈沖水射流切縫工藝+175主石門K1值沒有明顯變化。在+175N2#石門切縫瓦斯預抽孔平均單孔瓦斯?jié)舛认啾任辞锌p孔提高了35.8倍,平均單孔瓦斯流量提高了10倍以上。切縫石門的瓦斯抽采率、瓦斯抽采量和預抽面積相比未切縫石門分別提高了的3.2倍、1.85倍和2.035倍;預抽時間縮短54.7%,揭煤時間縮短44.8%,鉆孔數(shù)量減少53.2%,鉆尺減少33.7%,K1max降低了44.9%,并使得所揭K1煤層由較難抽采煤層轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢猿椴擅簩印?br/> 【關鍵詞】：高壓脈沖水射流 石門揭煤 煤與瓦斯突出 滲透率 瓦斯?jié)B流
【學位授予單位】：重慶大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2009
【分類號】：TD713.3
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-9
• 1 緒論9-17
• 1.1 引言9-10
• 1.2 石門揭煤煤與瓦斯突出機理研究10-11
• 1.2.1 國外對石門揭煤煤與瓦斯突出機理的認識10-11
• 1.2.2 國內(nèi)對石門揭煤煤與瓦斯突出機理的認識11
• 1.3 國內(nèi)外石門揭煤防突研究現(xiàn)狀11-14
• 1.3.1 國內(nèi)外煤層瓦斯流動理論研究現(xiàn)狀12-14
• 1.3.2 國內(nèi)外石門揭煤防突措施應用現(xiàn)狀14
• 1.4 課題的提出及研究內(nèi)容14-17
• 1.4.1 課題的提出14-15
• 1.4.2 課題的研究思路及內(nèi)容15-17
• 2 高壓脈沖水射流對煤層瓦斯流動的影響17-29
• 2.1 高壓脈沖水射流作用下煤體裂隙場動態(tài)特性17-20
• 2.1.1 高壓脈沖水射流作用下煤體動態(tài)損傷機理分析18-19
• 2.1.2 高壓脈沖水射流作用下煤體裂隙場演化特性分析19-20
• 2.2 高壓脈沖水射流對煤層透氣性的影響20-22
• 2.2.1 高壓脈沖水射流作用下煤層應力場對煤層透氣性的影響20-21
• 2.2.2 高壓脈沖水射流作用下煤層裂隙場對煤層透氣性的影響21-22
• 2.3 高壓脈沖水射流作用下煤體內(nèi)瓦斯?jié)B流方程22-28
• 2.3.1 有效應力對煤層滲透率的影響22-23
• 2.3.2 高壓脈沖水射流對煤體的沖擊動態(tài)方程23-26
• 2.3.3 高壓脈沖水射流作用下煤體內(nèi)瓦斯?jié)B流方程的建立26-28
• 2.4 本章小結28-29
• 3 高壓脈沖射流切縫系統(tǒng)裝置及工藝29-41
• 3.1 高壓脈沖水射流切縫系統(tǒng)裝置29-34
• 3.1.1 高壓脈沖水射流切縫系統(tǒng)裝置組成29-30
• 3.1.2 高壓脈沖水射流切縫系統(tǒng)裝置功能30-34
• 3.2 高壓脈沖水射流切縫參數(shù)確定34-39
• 3.2.1 高壓脈沖水射流破煤巖的壓力確定34-35
• 3.2.2 高壓脈沖水射流破煤巖流量的確定35-39
• 3.3 高壓脈沖水射流切縫工藝39-40
• 3.4 本章小結40-41
• 4 高壓脈沖水射流在松藻煤礦中的應用41-51
• 4.1 實驗地點概況41-42
• 4.1.1 地理位置及煤層賦存情況41-42
• 4.1.2 煤層瓦斯賦存情況42
• 4.2 高壓脈沖水射流石門揭煤技術應用42-46
• 4.2.1 瓦斯預抽孔設計42-45
• 4.2.2 高壓脈沖水射流石門揭煤實驗過程45-46
• 4.3 瓦斯預抽及石門揭煤數(shù)據(jù)分析46-50
• 4.3.1 瓦斯預抽孔單孔濃度、流量分析46-48
• 4.3.2 石門預抽瓦斯量及瓦斯流量衰減系數(shù)48-49
• 4.3.3 瓦斯解析指標49
• 4.3.4 揭煤防突工程量、揭煤時間49-50
• 4.4 本章小結50-51
• 5 結論與建議51-53
• 5.1 結論51-52
• 5.2 建議52-53
• 致謝53-54
• 參考文獻54-56
• 附錄56

【引證文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前4條

1 盧義玉;宋晨鵬;劉勇;康勇;;水射流促進煤基質(zhì)收縮提高煤層透氣性機理分析[J];重慶大學學報;2011年04期

2 張建國;;高壓水射流割縫揭穿煤層關鍵參數(shù)研究[J];重慶大學學報;2011年11期

3 李永強;庾建;陳華森;;水力切割增加突出煤層透氣性鉆孔施工工藝探討[J];礦業(yè)安全與環(huán)保;2012年S1期

4 李宗福;周聲才;龍建明;李文樹;陳久福;張賽;;石門揭穿嚴重突出危險煤層防突技術研究[J];煤炭科學技術;2011年09期

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前3條

1 黃小波;高壓水射流煤層割縫技術關鍵參數(shù)優(yōu)化[D];重慶大學;2012年

2 廖識;煤巷掘進中脈沖水射流割縫煤體應力場變化規(guī)律研究[D];重慶大學;2012年

3 李剛;高瓦斯煤層長孔預裂增透技術的研究[D];內(nèi)蒙古科技大學;2012年

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本文編號：453239