低透性煤层深孔预裂爆破增透数值模拟研究

发布时间：2022-08-09 20:22

　　煤炭是我国最主要的能源之一,低透性煤层瓦斯的瓦斯抽采效率低、施工周期长严重制约着安全生产,通过深孔预裂爆破增透技术可以提高瓦斯的抽采效率,提高生产效率、保障生产安全。论文基于爆破破岩机理,通过采用理论分析、ANSYS有限元软件模拟分析和现场工业试验相结合的研究手段,对某矿低透气性煤层深孔预裂控制爆破方案和参数进行研究,得到不同耦合系数、有无空孔、不同封孔长度和炮孔间距等参数时炮孔周围裂纹扩展情况,并通过现场试验予以验证。主要研究结论如下:1)在相同的炮孔直径时,随不耦合系数的减小裂隙长度逐渐增大,不耦合系数由2.1减小至1.2,增长趋势越来越缓慢。炮孔直径75mm、药卷直径63mm时,炮孔周围裂隙发育程度最佳。（2）炮孔间的空孔（控制孔）的存在可以诱导爆生裂隙向空孔位置扩展,进而增大裂隙扩展范围,随着爆破药量的增加作用越明显。对于炮孔直径75mm、药卷直径63mm的爆破,爆破孔与空孔最佳间距为3.5m,孔间距过小会造成塌孔现象,孔间距过大不利于生成贯穿控制孔的主裂纹,不利于整体煤层裂隙的相互连通。（3）双孔爆破同时起爆相对于单孔爆破,破碎区裂隙密度增大70%,有利于提高煤层内部的通透性... 

【文章页数】：77 页

【学位级别】：硕士

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摘要
abstract
1 绪论
    1.1 选题依据和意义
    1.2 国内外研究现状
    1.3 煤岩深孔预裂爆破目前存在的主要问题
    1.4 研究、试验目的、方法与技术路线
        1.4.1 研究目的
        1.4.2 研究内容
        1.4.3 研究与试验方法
        1.4.4 主要技术与路线
2 岩石松动爆破理论及煤层深孔预裂爆破增透机理分析
    2.1 岩石爆破破碎原理假说
        2.1.1 爆炸应力波反射拉伸作用理论
        2.1.2 爆生气体膨胀作用理论
        2.1.3 爆生气体和应力波综合作用理论
    2.2 煤岩预裂爆破破碎过程
        2.2.1 煤岩在炮孔中的爆炸过程
        2.2.2 炮孔周围煤岩的破碎过程
        2.2.3 爆破裂隙区的形成过程
    2.3 煤岩爆破破碎范围理论分析
        2.3.1 无控制孔时爆破应力波对煤岩的损伤破碎力学分析
        2.3.2 有控制孔时爆破应力波对煤岩的损伤破碎力学分析
    2.4 本章小结
3 不同爆破参数下煤层预裂爆破数值模拟
    3.1 ANSYS简介
    3.2 数值模拟参数选择
        3.2.1 煤岩参数
        3.2.2 炸药参数
    3.3 模型建立与结果分析
        3.3.1 不耦合系数对爆破效果的影响
        3.3.2 空孔对爆破效果的影响
        3.3.3 钻孔布置对爆破效果的影响
        3.3.4 双预裂孔同时起爆的爆破效果分析
        3.3.5 预裂孔封堵长度对爆破效果的影响
    3.4 本章小结
4 现场工业试验
    4.1 工作面煤岩层特征
    4.2 巷道及周围开采情况
    4.3 煤层特性及赋存情况
    4.4 增透爆破方案设计
    4.5 试验结果分析
        4.5.1 试验方法
        4.5.2 瓦斯流量分析
        4.5.3 百米钻孔极限抽采瓦斯量
    4.6 本章小结
5 结论与展望
    5.1 主要结论
    5.2 展望
参考文献
致谢
作者简介及读研期间主要科研成果



本文编号：3673223