高能气体冲击增透过程中裂纹扩展规律的研究

发布时间：2021-03-29 05:30

　　目前,煤炭仍是我国能源结构中的主体能源,只要开采煤炭就会有瓦斯涌出,瓦斯的主要成分甲烷既是一种优质的清洁燃料,也是一种温室气体,故瓦斯的直接排放不仅加剧了大气温室效应和环境污染,也是对资源的极大浪费,我国瓦斯资源丰富占世界第三位,而我国95%以上高瓦斯煤田的渗透性都很低,解决高瓦斯煤田的低渗透率是瓦斯抽采效果成败的关键。我国瓦斯抽采措施以“区域性瓦斯抽采”理念为主,然而在不具备保护层开采的高瓦斯低渗透性煤层,则需要采取煤层局部卸压增透。我国煤矿上常用的钻孔、割缝卸压增透、水力化增透、钻孔爆破增透等措施对瓦斯抽采率取得了一定的效果,但在部分高瓦斯低渗透煤层的应用过程中还存在种种不足。高能气体增透技术是近年出现的一项技术,与常规的煤层局部增透方法相比,高能气体增透不仅充分兼顾它们的优点,而且摒弃了它们的弊端,是一种很有发展前景的局部卸压增透技术。而高能气体冲击增透与破煤理论研究滞后于试验研究,已有的研究大多数侧重于阐述致裂施工工艺、致裂施工过程和增透前后瓦斯抽采效率的变化。有关高能气体对煤体冲击致裂作用理论以及裂纹扩展规律的研究较少,且通常将煤体视为均质体开展相关工作,没有考虑到煤体中的节... 

【文章来源】：太原理工大学山西省 211工程院校

【文章页数】：85 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
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第一章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 煤层局部增透方法的研究现状
        1.2.2 高能气体增透技术的研究现状
        1.2.3 高能气体增透致裂理论的研究现状
    1.3 研究内容和方法
    1.4 研究路线
    1.5 特色创新
    1.6 本章小结
第二章 高能气体冲击增透的相似试验研究
    2.1 试验方案
        2.1.1 试验设计
        2.1.2 试验系统
    2.2 试验过程
        2.2.1 试样制作
        2.2.2 试验描述
    2.3 试验结果及分析
    2.4 本章小结
第三章 单孔高能气体增透裂纹扩展规律的数值试验
    3.1 建立数值模型的基本原理
2D基本原理">        3.1.1 RFPA^2D基本原理
2D分析流程">        3.1.2 RFPA^2D分析流程
2D-dynamic计算原理">        3.1.3 RFPA^2D-dynamic计算原理
    3.2 试验方案
    3.3 单孔情况下高能气体冲击增透的数值模型
        3.3.1 模型参数
        3.3.2 裂纹扩展过程及分析
    3.4 单孔情况下致裂能量参数对增透裂纹扩展规律的影响
        3.4.1 载荷峰值对裂纹扩展的影响
        3.4.2 载荷速率对裂纹扩展的影响
    3.5 本章小结
第四章 双孔高能气体增透裂纹扩展规律的数值试验
    4.1 试验方案
    4.2 双孔情况下高能气体冲击增透的数值模型
        4.2.1 模型参数
        4.2.2 裂纹扩展过程及分析
    4.3 双孔情况下孔间距对增透裂纹扩展规律的影响
    4.4 本章小结
第五章 含节理高能气体冲击增透裂纹扩展规律的数值试验
    5.1 试验方案
    5.2 不同节理角度条件下双孔增透裂纹扩展规律的数值试验
        5.2.1 模型参数
        5.2.2 裂纹扩展过程及分析
    5.3 不同节理长度条件下双孔增透裂纹扩展规律的数值试验
        5.3.1 试验1裂纹扩展过程及分析
        5.3.2 试验2裂纹扩展过程及分析
        5.3.3 试验3裂纹扩展过程及分析
        5.3.4 试验4裂纹扩展过程及分析
        5.3.5 试验5裂纹扩展过程及分析
    5.4 节理角度、长度与增透裂纹的数学模型
    5.5 本章小结
第六章 结论与展望
    6.1 本文的主要结论
    6.2 本文的不足与展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间发表的学术论文



本文编号：3106996