液态二氧化碳相变爆破裂纹扩展规律研究及应用

发布时间：2024-04-18 05:33

　　液态二氧化碳相变爆破是一种运用物理爆破来对低透气性煤层进行增透的方法,具备安全环保、操作简单、适用范围广的特点。通过对井下进行相变爆破,煤体透气性大幅度提高,瓦斯得到释放,工作面突出可能性降低。同时,二氧化碳对瓦斯的驱替作用,可以有效提高瓦斯抽采水平。本文采用理论分析、数值模拟、现场试验等方法,对液态二氧化碳爆破能量、爆破裂纹扩展机理、爆破裂纹扩展规律以及煤层深孔相变爆破增透效果等进行了系统的研究,主要取得以下研究成果:(1)结合二氧化碳的相态特性,分析了相变爆破过程的能量变化,利用R-K-S气体状态方程计算了高压气体的膨胀功与相变爆破设备的爆炸能量。(2)结合爆破理论与断裂力学,分析了液态二氧化碳相变爆破裂纹扩展机理,计算了高压二氧化碳冲击形成的应力波造成的粉碎区、裂隙区范围,根据宏观裂纹的有效应力强度因子,研究了高压二氧化碳作用下裂纹动态扩展机理。在准静态应力场分析的基础上,研究了高压气体作用下中远区裂纹二次扩展的形成条件。(3)基于SPH计算方法,建立了煤体气爆损伤模型,模拟了单孔液态二氧化碳相变爆破的爆破过程,研究了煤体气爆破坏机理,确定了相变爆破的爆破半径,得到了爆破过程钻孔...

【文章页数】：95 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图2-1液态二氧化碳相变爆破主体设备Figure2-1Liquidcarbondioxidephasetransitionblastingmainequipment

2液态二氧化碳相变爆破机理分析态二氧化碳相变爆破机理分析eMechanismAnalysisofLiquidCarbonDeTransitionBlasting态二氧化碳相变爆破技术（LiquidCarbonDioxideitionBlastingTec....

图2-3二氧化碳三相图

2液态二氧化碳相变爆破机理分析表2-1CO2相关物理参数表Table2-1TherelatedparametersofCO2量值物理量值子质量44临界压力7.383M指数1.295偏心因子0.225体常数8.314J/(mol·K)相对密度....

图3-5液态二氧化碳爆破有效应力图

（c）t=3.1ms（d）t=4.65ms图3-5液态二氧化碳爆破有效应力图Figure3-5Effectivestressofliquidcarbondioxideblasting煤体经液态二氧化碳爆破后裂纹分布的模拟结果如图3-6所示。从结果中可以看....

图3-6爆破裂纹最终分布形态

（c）t=3.1ms（d）t=4.65ms图3-5液态二氧化碳爆破有效应力图Figure3-5Effectivestressofliquidcarbondioxideblasting煤体经液态二氧化碳爆破后裂纹分布的模拟结果如图3-6所示。从结果中以看出....

本文编号：3957499