本文關(guān)鍵詞：顧南礦揭C13-1煤層深孔預裂爆破卸壓增透技術(shù)研究

  更多相關(guān)文章： 深孔預裂爆破 低透氣性煤層 相似模擬試驗 數(shù)值模擬 有效松動半徑

【摘要】：本文針對顧南礦C13-1煤層透氣性差、瓦斯難以抽采等問題開展深孔預裂爆破增透技術(shù)的研究,并從理論分析、相似模擬試驗和數(shù)值模擬三個方面入手,確定適合其工作面的鉆孔布置及爆破參數(shù)的最優(yōu)方案。并根據(jù)淮南礦業(yè)顧南煤礦揭C13-1煤層實測數(shù)據(jù),對深孔預裂爆破卸壓增透技術(shù)在低透氣性高瓦斯突出煤層中的適用性進行了系統(tǒng)研究。 首先,本文在總結(jié)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上,理論分析了深孔預裂爆破卸壓增透機理,并分別分析了爆炸沖擊波與應(yīng)力波、控制孔、爆生氣體和瓦斯壓力在煤體爆破裂紋擴展過程中不同階段的作用。結(jié)論表明：沖擊波是形成粉碎區(qū)的主要原因,應(yīng)力波的作用時間和作用范圍較大,是煤巖破壞的主要區(qū)域；應(yīng)力波在控制孔處反射形成的拉伸波可增加裂隙區(qū)的范圍；爆生氣體與煤層壓力在裂隙尖端產(chǎn)生的應(yīng)力集中可進一步促進裂紋的擴展;得出粉碎區(qū)和裂隙區(qū)半徑的理論計算公式。 其次,依據(jù)相似理論、斷裂力學及顧南礦地質(zhì)數(shù)據(jù)等設(shè)計相似模擬試驗方案,確定了煤巖體模擬材料及配比。試驗結(jié)果表明：應(yīng)力波的波形由壓縮相和拉伸相共同組成,且壓縮相和拉伸相的波峰隨著傳播距離的增大而逐漸減�。簧羁最A裂爆破的有效松動半徑為3-4.5m。 最后,結(jié)合淮南礦業(yè)顧南礦C13-1煤層現(xiàn)場情況建立不同孔間距數(shù)值計算模型,將數(shù)值模型嵌入LS-DYNA軟件中進行計算。數(shù)值模擬結(jié)果表明：控制孔提供了輔助自由面,可進一步促進煤體裂紋的擴展；當孔間距為3-4.5m時,可形成貫通裂紋,提高煤層透氣性與瓦斯抽采效果。 根據(jù)淮面礦業(yè)顧橋煤礦揭C13-1煤層深孔預裂爆破的實測數(shù)據(jù),確定深孔預裂爆破有效松動半徑可到達4.5m,與理論分析、相似模擬試驗和數(shù)值模擬結(jié)果的相一致。在有效松動半徑內(nèi)瓦斯抽采濃度可提高0.267～1.08倍,瓦斯抽采純量提高0.25～1.23倍。表明深孔預裂爆破為低透氣性高瓦斯煤層瓦斯抽采提供了一種可靠的方法。
【關(guān)鍵詞】：深孔預裂爆破 低透氣性煤層 相似模擬試驗 數(shù)值模擬 有效松動半徑
【學位授予單位】：安徽理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TD712.6
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-14
• 1 緒論14-20
• 1.1 研究背景14-15
• 1.2 瓦斯抽采研究現(xiàn)狀15-16
• 1.2.1 國外瓦斯抽采現(xiàn)狀15
• 1.2.2 國內(nèi)瓦斯抽采現(xiàn)狀15-16
• 1.3 深孔預裂爆破國內(nèi)外研究現(xiàn)狀16-19
• 1.4 論文的研究方法和主要研究內(nèi)容19-20
• 2 深孔預裂爆破強化增透機理研究20-32
• 2.1 深孔預裂爆破技術(shù)特點20
• 2.2 深孔預裂爆破作用分析20-24
• 2.2.1 爆炸應(yīng)力波作用機理分析20-21
• 2.2.2 控制孔作用機理分析21-22
• 2.2.3 爆生氣體作用機理分析22-24
• 2.2.4 煤層瓦斯壓力作用機理分析24
• 2.3 深孔預裂爆破有效增透范圍理論研究24-29
• 2.3.1 壓碎區(qū)的形成及范圍25-28
• 2.3.2 裂隙圈的形成與范圍28-29
• 2.4 深孔預裂爆破防突作用分析29
• 2.5 本章小結(jié)29-32
• 3 深孔預裂爆破相似模擬試驗32-48
• 3.1 相似模擬試驗目的和理論依據(jù)32
• 3.1.1 試驗目的32
• 3.1.2 實驗理論依據(jù)32
• 3.2 相似原理與準則32-34
• 3.2.1 相似理論原理32-33
• 3.2.2 試驗的相似準則和荷載計算33-34
• 3.3 相似模擬材料配比試驗34-37
• 3.3.1 模擬材料的選擇34
• 3.3.2 相似材料配比34-36
• 3.3.3 材料配比試驗結(jié)果36-37
• 3.4 相似模擬試驗的設(shè)計37-41
• 3.4.1 應(yīng)變磚的制作37
• 3.4.2 試驗設(shè)計37-39
• 3.4.3 試驗裝藥39-40
• 3.4.4 模型試塊的制作40-41
• 3.5 試驗結(jié)果與分析41-47
• 3.5.1 試驗測試系統(tǒng)41-42
• 3.5.2 試驗結(jié)果與分析42-47
• 3.6 本章小結(jié)47-48
• 4 深孔預裂爆破數(shù)值模擬分析研究48-68
• 4.1 LS-DYNA軟件簡介48
• 4.2 理論基礎(chǔ)48-53
• 4.3 數(shù)值模型的建立53-58
• 4.3.1 數(shù)值模型建立的原則53-54
• 4.3.2 數(shù)值模型的建立54-57
• 4.3.3 材料參數(shù)設(shè)定57-58
• 4.4 數(shù)值模擬結(jié)果分析58-66
• 4.4.1 單個爆破孔應(yīng)力云圖與裂隙圖分析58-61
• 4.4.2 孔間距為3m爆破云圖與裂隙圖分析61-63
• 4.4.3 孔間距為4m爆破云圖與裂隙圖分析63-66
• 4.5 本章小結(jié)66-68
• 5 深孔預裂爆破現(xiàn)場增透試驗研究68-80
• 5.1 工程地質(zhì)概況68-71
• 5.1.1 煤層瓦斯賦存及地質(zhì)情況68-69
• 5.1.2 瓦斯壓力的測定69-71
• 5.2 深孔預裂爆破增透試驗方案71-75
• 5.2.1 布孔方式71-73
• 5.2.2 爆破施工過程73-74
• 5.2.3 安全設(shè)施74-75
• 5.2.4 避災路線75
• 5.3 深孔預裂爆破卸壓增透現(xiàn)場效果分析75-79
• 5.4 本章小結(jié)79-80
• 6 結(jié)論與展望80-82
• 6.1 結(jié)論80
• 6.2 展望80-82
• 參考文獻82-86
• 致謝86-88
• 作者簡介及讀研期間主要科研成果88

【參考文獻】

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本文編號：660600