【摘要】：抽采煤層瓦斯是保證高瓦斯煤礦安全、高效生產的有效措施。我國煤層普遍滲透性差,盡管目前大多采用水力壓裂、開采解放層等卸壓增透技術,但瓦斯抽采率仍然普遍偏低。隨著開采深度的增加,煤層滲透性變差,煤層瓦斯抽采更為困難。不同于炸藥爆破的氣爆新技術是提高煤層滲透性的一種安全、高效的物理爆破法,研究氣爆低滲透煤層裂隙擴展規(guī)律及增透規(guī)律至關重要。本文采用理論分析與數(shù)值模擬相結合的方法,首先,分析了低滲透煤層儲層特征及瓦斯運移機理�；跉獗瑢嶒�,揭示了氣爆低滲透煤層增透機理。其次,建立了包含煤體變形場方程、流體動力學方程和沖擊波方程的氣爆力學模型。根據(jù)氣體射流理論,創(chuàng)新性確定了氣爆作用下煤壁所受到的壓力,并修正JWL狀態(tài)方程參數(shù),建立了不同于炸藥化學爆破的氣爆沖擊壓力確定方法,實現(xiàn)了對低滲透煤層進行物理爆破的目的。最后,采用光滑粒子流體動力學(SPH)計算方法對氣爆低滲透煤層進行不同爆孔深度、爆孔直徑、爆孔間距條件下數(shù)值模擬,得出了不同計算條件下煤層受高壓氣體沖擊后的損傷破壞規(guī)律、應力分布、沖擊波壓力作用下煤體產生壓力變化規(guī)律以及氣爆低滲透煤層增透規(guī)律。高壓氣體在煤體內瞬間釋放,產生的壓力遠大于煤體所能承受的動態(tài)抗壓強度,煤體被破壞,形成爆破空腔。爆孔周圍1.0-1.5m范圍內的介質被強烈壓縮、粉碎,形成壓碎區(qū)�？拷鼔核閰^(qū)的介質產生徑向壓縮和切向拉伸,當切向拉伸應力超過介質的抗拉強度時會產生徑向裂隙,并隨應力波向前傳播而擴展。隨著應力波的傳播,高壓氣體緊隨其后并迅速膨脹,進入由應力波產生的徑向裂隙中,使其繼續(xù)擴展,在煤體內形成裂隙區(qū)和震動區(qū)。爆孔深度的減小與爆孔直徑的增加均可增大壓碎區(qū)及裂隙區(qū)范圍。雙孔爆破時,合理的孔間距對爆破效果有著直接的影響。研究結果為工程爆破中確定合理的爆破方案提供理論依據(jù)。
【圖文】：

圖２．１煤的原生裂隙示意圖逡逑Ｆｉｇ．２．１邋Ｔｈｅ邋ｐｒｉｍａｒｙ邋ｃｒａｃｋ邋ｏｆ邋化ｅ邋ｃｏａｌ逡逑形成之后，受構造應力的作用而產生。構造，有明顯的方向，延伸較長，，與煤層的層理

圖２．２煤體中瓦斯的賦存狀態(tài)逡逑
【學位授予單位】：遼寧工程技術大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TD712.6

【參考文獻】

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1 曾范永;李成全;孫可明;宋維源;李贊;;氣爆對煤體滲透性影響的實驗研究[J];煤田地質與勘探;2012年02期

2 高坤;王繼仁;賈寶山;史寧;李成全;;高壓空氣沖擊煤體增透技術實驗研究[J];礦業(yè)安全與環(huán)保;2011年06期

3 倪海敏;茅獻彪;張春;楊敏;;沖擊載荷對巷道穩(wěn)定性的影響研究[J];煤炭工程;2011年09期

4 劉健;劉澤功;蔡峰;;石門揭煤深孔預裂爆破增透效果試驗研究[J];煤炭科學技術;2011年06期

5 夏昌敬;桂樂樂;譚金彪;嚴紅蓮;陳立平;薛東杰;;沖擊載荷作用下巖石動態(tài)力學性能的數(shù)值分析[J];彈道學報;2009年03期

6 蔡峰;劉澤功;張朝舉;林柏泉;;高瓦斯低透氣性煤層深孔預裂爆破增透數(shù)值模擬[J];煤炭學報;2007年05期

7 劉軍;巖體在沖擊載荷作用下的各向異性損傷模型及其應用[J];巖石力學與工程學報;2004年04期

8 程星,黃潤秋,徐佩華;巖溶氣爆塌陷的數(shù)學模型探討[J];成都理工學院學報;2002年06期

9 徐穎,張笑天;氣體爆破疏通煤倉堵塞技術[J];煤炭科學技術;2001年09期

10 邵鵬,程玉生;Research on Mechanism of Airshooting[J];Journal of China University of Mining & Technology;2001年01期

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2 馮增朝;低滲透煤層瓦斯抽放理論與應用研究[D];太原理工大學;2005年

本文編號：2553700