水介质耦合装药爆破增透试验研究

发布时间：2017-04-11 18:14

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【摘要】：本文从水介质耦合装药爆破增透技术的理论分析、相似模拟实验、现场应用三个方面对该技术进行了研究。首先,从基础理论分析和应用研究两个方面介绍了水介质耦合装药爆破增透技术的国内外研究现状。以水介质耦合装药爆破增透的作用机理为基础,紧紧围绕爆破增透的物理过程,研究了爆炸动载荷作用下煤岩层的力学特性、爆炸冲击波初始参数、爆破孔壁初始压力、爆破冲击波的衰减规律、爆破裂纹产生扩展的规律,建立了基于岩体原生微观裂隙的致裂破断模型。并与空气不耦合装药爆破增透技术进行了对比,进一步说明水介质耦合装药爆破对于增加煤层透气性的优越性。其次,在进行相似模拟实验过程中,为了最大程度上保证实验结果的可靠性,构建的实验模型与实际原型之间须遵循相似模拟的实验准则,模型和原型之间的各个物理力学特性要符合相似比例值。基于相似模拟理论,针对东二采区的煤层力学特性,在实验室搭建了模拟实验平台,设计了拟煤岩层载荷加载系统、实验测试系统,并对实验爆破参数进行了研究。第三,进行了拟煤岩层的相似材料配比实验确定了选取材料的配比比例。在此基础上严格按照实验方案进行了水介质耦合装药爆破增透模拟实验,通过三次重复实验应变测试系统所测得的应变和应力的变化规律,研究煤体在水介质耦合装药爆破增透技术作用下的应力应变过程与作用煤体裂隙演化特征之间的关系。最后,在东二采区工作面进行了水介质耦合装药爆破增透的现场试验,试验达到了预期效果,爆破后抽采管内瓦斯浓度和风流瓦斯浓度均增长明显,爆破孔的瓦斯抽采量平均增长了129.98%,并且在20天的测试期间内呈平稳状态,说明水介质耦合装药爆破增透效果很好,使煤层的透气性得以大幅提高,实现了工作面安全高效生产,从而证明了水介质耦合装药爆破增透技术更安全更高效地提高煤层的透气性的可行性和有效性。
【关键词】：液固耦合 装药爆破 煤层增透 模拟实验研究
【学位授予单位】：安徽理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TD235;TD712
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-12
• 1 引言12-22
• 1.1 研究的目的及意义12-14
• 1.2 水介质耦合装药爆破的定义14-15
• 1.3 国内外研究现状15-19
• 1.3.1 水介质耦合装药爆破技术的研究现状15-18
• 1.3.2 水介质耦合装药爆破实验的研究现状18-19
• 1.4 研究内容及思路19-22
• 1.4.1 主要研究内容19-20
• 1.4.2 研究方法20-22
• 2 水介质耦合装药爆破机理研究22-38
• 2.1 煤岩体爆破致裂损伤过程分析22-23
• 2.2 水介质耦合装药爆破的过程23-24
• 2.3 水介质耦合装药爆破爆炸冲击波初始参数24-27
• 2.4 冲击波在水体中的衰减规律27-28
• 2.5 不同耦合介质装药爆破时的孔壁初始压力28-31
• 2.5.1 空气不耦合装药爆破孔壁初始压力28-29
• 2.5.2 水介质耦合装药爆破孔壁初始压力29-31
• 2.6 水介质耦合装药爆破煤岩体粉碎区范围31-33
• 2.7 水介质耦合装药爆破相比于空气耦合的优越性33-36
• 2.8 本章小结36-38
• 3 水介质耦合装药爆破实验平台的设计38-48
• 3.1 水介质耦合装药爆破实验的相似法则38-41
• 3.2 实验箱体的设计41
• 3.3 拟煤岩层载荷加载系统41-42
• 3.4 实验测试系统设计42-45
• 3.4.1 应变测试系统42-43
• 3.4.2 应变片的焊接和应变砖的制作43-44
• 3.4.3 应变砖的布置44-45
• 3.5 实验爆破参数45-46
• 3.5.1. 爆孔布置方式45
• 3.5.2 实验装药45-46
• 3.6 本章小结46-48
• 4 水介质耦合装药爆破实验研究48-58
• 4.1 实验目的48
• 4.2 拟煤岩层的相似材料选取和配比48-51
• 4.2.1 相似材料选取48-49
• 4.2.2 相似材料配比49-50
• 4.2.3 配比型煤的力学参数测定50-51
• 4.3 相似模拟实验的流程51-53
• 4.4 实验结果与分析53-57
• 4.4.1 试验现象53
• 4.4.2 应力应变变化规律53-57
• 4.5 本章小结57-58
• 5 水介质耦合装药爆破增透技术的应用58-64
• 5.1 试验工作面概况58
• 5.2 布孔方式58
• 5.3 工艺流程58-59
• 5.4 试验效果分析59-61
• 5.5 水介质耦合装药爆破增透的力学特征61-62
• 5.5.1 水介质耦合装药爆破致裂裂隙演化过程61-62
• 5.5.2 水介质耦合装药爆破裂隙弱化特征62
• 5.6 本章小结62-64
• 6 结论与展望64-66
• 6.1 主要结论64
• 6.2 研究展望64-66
• 参考文献66-70
• 致谢70

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本文编号：299675