煤與瓦斯突出是極其復(fù)雜的動力現(xiàn)象，是礦井安全生產(chǎn)的重大危險源之一，瓦斯突出可破壞通風(fēng)系統(tǒng)、引發(fā)瓦斯爆炸，給礦山企業(yè)和礦山職工的生命安全造成巨大損失。隨著我國煤礦開采深度的不斷增加，瓦斯壓力和煤層瓦斯含量不斷升高，突出的危險性也會越來越大。 論文通過對煤與瓦斯突出的影響因素的分析，在考慮煤體的物理力學(xué)特性的基礎(chǔ)上，研究了從沖孔破煤條件下高壓水射流的結(jié)構(gòu)特性、水射流沖擊動載作用下煤巖體內(nèi)的力學(xué)響應(yīng)以及高壓水射流破煤的動態(tài)過程與機(jī)理三個因素的耦合過程。根據(jù)固體變形場、流體滲流場中的基本方程以及固體流體之間的相互影響關(guān)系，設(shè)定相應(yīng)的邊界條件，建立了高壓水射流的數(shù)學(xué)模型。運用LS-DYNA和RFPA軟件對高壓水射流防治煤與瓦斯突出的效果進(jìn)行了模擬。模擬結(jié)果顯示，高壓水射流沖擊煤巖在煤體中可形成沖孔，沖孔在圍巖壓力的作用下產(chǎn)生塑性、蠕動變形、改變了煤體應(yīng)力狀態(tài)、釋放了瓦斯從而減小了原始煤體瓦斯壓力，從而大大降低了煤與瓦斯突出的危險性。通過模擬不同條件下的高壓水射流沖擊煤巖的效果得出：隨著水射流速度的增加和水射流孔徑的增大，破碎區(qū)域也在不斷加深和擴(kuò)大，但是由于圍巖內(nèi)部基元之間的約束作用，破碎區(qū)域并不...

【文章頁數(shù)】：85 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖1加載到第十步時破裂模型

為提高高壓水射流防治煤與瓦斯突出的效果提供重要的理論依據(jù)。水射流孔徑對煤體破裂效果的影響如圖1、圖2所示。42011年10月秦超等:高壓水射流防治煤與瓦斯突出的數(shù)值模擬及分析第20卷第11期

圖2加載到第五十步時破裂情況模擬模擬結(jié)果分析及結(jié)論:

為提高高壓水射流防治煤與瓦斯突出的效果提供重要的理論依據(jù)。水射流孔徑對煤體破裂效果的影響如圖1、圖2所示。42011年10月秦超等:高壓水射流防治煤與瓦斯突出的數(shù)值模擬及分析第20卷第11期

圖4水射流破煤的數(shù)值模型

高壓水射流沖擊煤巖，在水射流與煤巖的相互作用的過程中，水射流的動能衰，并且把煤巖沖擊破碎形成一個坑。在這個沖擊的過程產(chǎn)生了大量的應(yīng)力波，在無限大的煤巖中，應(yīng)力波應(yīng)該是不斷傳播而不會反射回來的，在建立模型的時候需要對煤巖的邊界進(jìn)行處理，是應(yīng)力波不被邊界所反射回來而是順利地穿透過。這....

圖5網(wǎng)格劃分Fig5Carvingupofgrid

圖5網(wǎng)格劃分Fig5Carvingupofgrid煤巖沖擊截面如圖6所示：

本文編號：3934016