CO₂預(yù)裂爆破作為煤礦瓦斯高效增透的關(guān)鍵技術(shù)是《煤炭科技“十二五”規(guī)劃》重點(diǎn)研究方向之一。為了探尋煤巖體合理的力學(xué)模型及其參數(shù),確定液態(tài)CO₂爆破的實(shí)際效果和致裂范圍,本文以陜北神木某礦CO₂爆破開采為依托,以該礦煤巖為研究對(duì)象,進(jìn)行了靜力學(xué)特性試驗(yàn)和分離式霍普金森壓桿(SHPB)動(dòng)力學(xué)特性試驗(yàn),基于LS-DYNA^3D數(shù)值模擬試驗(yàn)平臺(tái),采用正交實(shí)驗(yàn)法確定了HJC模型主要參數(shù),通過數(shù)值模擬分析了液態(tài)CO₂爆破特性,給出了壓碎區(qū)和裂隙區(qū)的范圍,確定了38型液態(tài)CO₂爆破的合理間距,并應(yīng)用于礦區(qū)工業(yè)性試驗(yàn)中,取得了良好的效果。主要研究?jī)?nèi)容如下:(1)采用應(yīng)力加載系統(tǒng)和分離式霍普金斯壓桿裝置分別對(duì)煤巖進(jìn)行單軸壓縮試驗(yàn)、巴西圓盤劈裂試驗(yàn)和SHPB沖擊壓縮試驗(yàn),確定煤巖基本力學(xué)參數(shù),研究煤巖在靜載和動(dòng)載作用下的變形破壞特征,分析煤巖靜力學(xué)及動(dòng)力學(xué)特性。(2)根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù),在經(jīng)驗(yàn)范圍取值的基礎(chǔ)上,基于LS-DYNA^3D數(shù)值模擬試驗(yàn)平臺(tái),再現(xiàn)SHPB...

【文章頁數(shù)】：58 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
1 緒論
    1.1 選題背景及研究意義
    1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 巖石動(dòng)力學(xué)特性研究現(xiàn)狀
        1.2.2 二氧化碳致裂技術(shù)研究現(xiàn)狀
        1.2.3 爆破數(shù)值模擬研究現(xiàn)狀
    1.3 研究?jī)?nèi)容與技術(shù)路線
        1.3.1 研究?jī)?nèi)容
        1.3.2 技術(shù)路線圖
2 煤巖力學(xué)特性試驗(yàn)
    2.1 煤巖試件制備
        2.1.1 取樣
        2.1.2 試件制備
    2.2 靜力學(xué)特性試驗(yàn)
        2.2.1 單軸壓縮試驗(yàn)
        2.2.2 巴西圓盤劈裂試驗(yàn)
    2.3 動(dòng)力學(xué)特性試驗(yàn)
        2.3.1 SHPB沖擊壓縮試驗(yàn)
        2.3.2 試驗(yàn)設(shè)備及方案
    2.4 試驗(yàn)結(jié)果分析
        2.4.1 煤巖破壞形態(tài)分析
        2.4.2 應(yīng)力-應(yīng)變曲線特性分析
        2.4.3 應(yīng)變率效應(yīng)分析
    2.5 小結(jié)
3 SHPB試驗(yàn)數(shù)值方法實(shí)現(xiàn)
    3.1 沖擊問題的有限元法
        3.1.1 控制方程
        3.1.2 沖擊動(dòng)力學(xué)數(shù)值計(jì)算法
    3.2 ANSYS/LS-DYNA簡(jiǎn)介
        3.2.1 沙漏控制
        3.2.2 接觸控制
        3.2.3 單元類型
        3.2.4 分析流程
    3.3 數(shù)值模擬可靠性分析
        3.3.1 模型的建立
        3.3.2 應(yīng)力波傳播分析
        3.3.3 波形圖分析
    3.4 小結(jié)
4 煤巖HJC模型參數(shù)確定
    4.1 HJC模型介紹
    4.2 HJC模型參數(shù)確定
        4.2.1 基本力學(xué)參數(shù)確定
        4.2.2 應(yīng)變率效應(yīng)參數(shù)的確定
        4.2.3 極限面參數(shù)的確定
        4.2.4 壓力參數(shù)的確定
        4.2.5 損傷參數(shù)的確定
    4.3 煤巖動(dòng)態(tài)破碎特性模擬
        4.3.1 煤巖破碎狀態(tài)的模擬
        4.3.2 煤巖損傷演化的模擬
    4.4 小結(jié)
5 液態(tài)CO₂致裂范圍研究
    5.1 液態(tài)CO₂爆破的炸藥當(dāng)量計(jì)算
    5.2 幾何模型的建立
        5.2.1 計(jì)算模型
        5.2.2 材料參數(shù)
    5.3 液態(tài)CO₂爆破特性分析
        5.3.1 裂紋擴(kuò)展分析
        5.3.2 應(yīng)力波衰減分析
    5.4 工業(yè)試驗(yàn)及模型的驗(yàn)證
    5.5 小結(jié)
6 結(jié)論與展望
    6.1 結(jié)論
    6.2 展望
致謝
參考文獻(xiàn)
附錄



本文編號(hào)：3763091