發(fā)布時間：2021-10-11 18:46

　　二氧化碳相變致裂技術作為一種新型煤層卸壓增透技術,適用范圍廣、致裂效果好。本文主要采用理論分析和數(shù)值模擬相結合的方法,系統(tǒng)地研究控制孔在二氧化碳相變致裂中的作用機理。主要研究內容和結論如下:（1）分析二氧化碳相變致裂技術的基本原理,將二氧化碳相變致裂過程劃分為高壓氣體作用階段與應力波作用階段。計算二氧化碳相變致裂的TNT當量,分析二氧化碳相變致裂中壓力與時間的關系。研究了控制孔在相變致裂過程中應力波作用階段的力學效應,分析了含控制孔相變致裂粉碎區(qū)和裂隙區(qū)的影響范圍。（2）構建二氧化碳相變致裂煤體固氣耦合數(shù)學模型,在有效應力方程中引入控制孔參數(shù),用含控制孔煤巖體變形場方程、單元損傷方程和透氣性方程表示煤體損傷演化的數(shù)學模型。結合煤層中氣體運移方程、質量守恒和能量守恒方程,構建了含控制孔有效應力的二氧化碳致裂煤體固氣耦合數(shù)學模型。（3）對二氧化碳相變致裂過程進行了 COMSOL數(shù)值模擬,模擬相同致裂壓力對不同力學性質煤巖體的影響及不同致裂壓力對同一煤體的影響;模擬控制孔不同位置對致裂效果的影響,及不同控制孔孔徑對裂紋的影響規(guī)律。結果表明:設置控制孔比不設置控制孔裂隙區(qū)的半徑增大了 1 0.... 

【文章來源】：西安科技大學陜西省

【文章頁數(shù)】：68 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
中文摘要
英文摘要
1 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 國內外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 煤層增透技術研究現(xiàn)狀
        1.2.2 高壓氣體爆破數(shù)值模擬研究現(xiàn)狀
        1.2.3 控制爆破孔研究現(xiàn)狀
    1.3 研究內容
    1.4 技術路線
2 含控制孔二氧化碳相變致裂作用機理分析
    2.1 二氧化碳相變致裂技術
    2.2 二氧化碳相變致裂過程力學分析
        2.2.1 二氧化碳相變致裂過程
        2.2.2 二氧化碳相變致裂當量估算
        2.2.3 二氧化碳相變致裂壓力變化
    2.3 二氧化碳相變致裂控制孔作用機理
        2.3.1 控制孔對應力波的影響
        2.3.2 控制孔的力學效應
        2.3.3 致裂影響范圍分析
        2.3.4 控制孔對致裂范圍的影響
    2.4 本章小結
3 二氧化碳相變致裂煤體固氣耦合數(shù)學模型的構建
    3.1 含控制孔煤體損傷演化數(shù)學模型
    3.2 氣體滲流應力演化數(shù)學模型
        3.2.1 氣體運移方程
        3.2.2 質量守恒方程
        3.2.3 能量守恒方程
    3.3 本章小結
4 二氧化碳相變致裂過程中控制孔參數(shù)優(yōu)化的數(shù)值模擬分析
    4.1 煤巖體力學性質分析測試
        4.1.1 測試內容與目的
        4.1.2 測試方法及設備
        4.1.3 測試結果
    4.2 二氧化碳相變致裂幾何模型的建立
    4.3 二氧化碳相變致裂模擬結果
        4.3.1 不同力學性質煤巖受致裂的影響
        4.3.2 設置控制孔對致裂的影響
        4.3.3 不同致裂壓力對致裂的影響
        4.3.4 控制孔間距對致裂的影響
        4.3.5 煤體的裂紋擴展情況分析
    4.4 本章小結
5 含控制孔的二氧化碳相變致裂技術應用
    5.1 礦井概況
    5.2 二氧化碳相變致裂工藝流程
    5.3 試驗內容以及影響因素分析
        5.3.1 二氧化碳相變致裂器送入取出條件試驗
        5.3.2 二氧化碳相變致裂影響因素分析
    5.4 現(xiàn)場試驗
        5.4.1 二氧化碳相變致裂鉆孔布置方案
        5.4.2 二氧化碳相變致裂效果考察
    5.5 本章小結
6 結論與展望
    6.1 結論
    6.2 展望
致謝
參考文獻
附錄


【參考文獻】：
期刊論文
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博士論文
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碩士論文
[1]注二氧化碳驅替甲烷實驗及數(shù)值模擬分析[D]. 王永康.中國礦業(yè)大學 2016
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[3]低透氣性煤層深孔預裂爆破增透抽采瓦斯技術研究[D]. 丁洋.西安科技大學 2013
[4]深孔爆破松動半徑試驗研究[D]. 倪小軍.安徽理工大學 2009



本文編號：3431058