高压水射流防治煤与瓦斯突出的数值模拟及分析

发布时间：2024-03-21 19:08

　　煤与瓦斯突出是极其复杂的动力现象，是矿井安全生产的重大危险源之一，瓦斯突出可破坏通风系统、引发瓦斯爆炸，给矿山企业和矿山职工的生命安全造成巨大损失。随着我国煤矿开采深度的不断增加，瓦斯压力和煤层瓦斯含量不断升高，突出的危险性也会越来越大。 论文通过对煤与瓦斯突出的影响因素的分析，在考虑煤体的物理力学特性的基础上，研究了从冲孔破煤条件下高压水射流的结构特性、水射流冲击动载作用下煤岩体内的力学响应以及高压水射流破煤的动态过程与机理三个因素的耦合过程。根据固体变形场、流体渗流场中的基本方程以及固体流体之间的相互影响关系，设定相应的边界条件，建立了高压水射流的数学模型。运用LS-DYNA和RFPA软件对高压水射流防治煤与瓦斯突出的效果进行了模拟。模拟结果显示，高压水射流冲击煤岩在煤体中可形成冲孔，冲孔在围岩压力的作用下产生塑性、蠕动变形、改变了煤体应力状态、释放了瓦斯从而减小了原始煤体瓦斯压力，从而大大降低了煤与瓦斯突出的危险性。通过模拟不同条件下的高压水射流冲击煤岩的效果得出：随着水射流速度的增加和水射流孔径的增大，破碎区域也在不断加深和扩大，但是由于围岩内部基元之间的约束作用，破碎区域并不...

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【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1加载到第十步时破裂模型

为提高高压水射流防治煤与瓦斯突出的效果提供重要的理论依据。水射流孔径对煤体破裂效果的影响如图1、图2所示。42011年10月秦超等:高压水射流防治煤与瓦斯突出的数值模拟及分析第20卷第11期

图2加载到第五十步时破裂情况模拟模拟结果分析及结论:

为提高高压水射流防治煤与瓦斯突出的效果提供重要的理论依据。水射流孔径对煤体破裂效果的影响如图1、图2所示。42011年10月秦超等:高压水射流防治煤与瓦斯突出的数值模拟及分析第20卷第11期

图4水射流破煤的数值模型

高压水射流冲击煤岩，在水射流与煤岩的相互作用的过程中，水射流的动能衰，并且把煤岩冲击破碎形成一个坑。在这个冲击的过程产生了大量的应力波，在无限大的煤岩中，应力波应该是不断传播而不会反射回来的，在建立模型的时候需要对煤岩的边界进行处理，是应力波不被边界所反射回来而是顺利地穿透过。这....

图5网格划分Fig5Carvingupofgrid

图5网格划分Fig5Carvingupofgrid煤岩冲击截面如图6所示：

本文编号：3934016