煤层水力割缝影响因素及割缝深度预测模型研究

发布时间：2018-05-12 18:46

  本文选题：水力割缝 + 破坏机制　； 参考：《煤炭科学研究总院》2017年硕士论文

【摘要】：瓦斯抽采是煤层瓦斯防治的重要手段,煤的渗透率是影响煤层瓦斯抽采效果的一个主要因素,增加煤层渗透率技术一直是瓦斯抽采技术的研究热点之一。高压水射流割缝作为提高煤层渗透率的有效手段,在煤矿中得到了越来越广泛的应用。煤层割缝深度预测对抽采钻孔布置、增透效果预估非常重要,但目前煤层水力割缝深度预测多依赖于于经验,缺失科学合理的预测模型,因此研究煤层水力割缝深度影响因素并建立预测模型,对指导水力割缝钻孔参数设计、割缝设备选型和增透效果预估具有重要的指导意义。针对煤层水力割缝深度影响因素及预测模型,本论文的研究工作主要包括以下四个部分:1)煤的物理力学性质对割缝深度的影响将水射流对煤的作用力简化为垂直集中力,射流对煤的作用过程抽象为垂直集中力作用于半无限平面的Boussinesq—Flamant问题,确定水射流作用下煤内部的应力分布形式。结合数值模拟软件分析水射流作用下煤主要的破坏类型,认为剪切强度是抵抗水射流破坏的主要因素,拉伸强度是次要因素。2)水射流参数对割缝深度的影响通过测量不同水泵压力与喷嘴直径组合下射流对煤的作用力数据并加以分析,确定喷嘴直径与水泵压力均为影响射流作用力的因素,其中驱动压力的影响更为显著。同时通过理论分析确定射流作用力的构成形式,确定各参数对射流作用力的影响机制。3)水力割缝深度预测模型研究使用Loland损伤模型模拟煤在射流作用下的力学响应机制;引入Mohr—Coulomb准则以抗剪强度作为煤破坏的判定条件;以射流动量量化水力割缝过程中射流对煤的作用,建立水力割缝切割深度预测模型。4)水力割缝预测模型实验验证研究使用Flac3D软件进行数值模拟实验、使用水泥砂浆制作的模拟材料进行地面破坏试验并结合井下现场实测数据验证水力割缝预测模型,验证结果表明模型预测深度同实际深度间误差小于10%,能较好的满足工程应用要求。本文最终研究确定影响水力割缝深度的主要因素、建立割缝深度预测模型,并通过数值模拟实验、地面破坏试验和井下试验对预测模型进行了验证。
[Abstract]:In this paper , the influence of water jet parameters on the depth of coal seam is studied .

【学位授予单位】：煤炭科学研究总院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TD712.6

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本文编号：1879726