煤层预裂爆破钻孔合理间距数值模拟研究

摘要

煤层预裂爆破能够有效解决低渗透性煤层瓦斯抽采难问题，防治瓦斯灾害事故的发生。爆破钻孔间距的确定可以为煤层预裂爆破提供合理试验方案，从而达到改善煤层渗透性的目的。
　　潞安矿区漳村煤矿3＃煤层属低渗透性煤层，以该煤层2306工作面为研究对象，采用数值模拟方法研究了炸药爆速、控制孔因素独立影响下预裂爆破对煤层的影响范围，以及不同爆破方式对煤层的影响范围，提出了钻孔合理间距，并在该工作面煤层预裂爆破试验中进行了验证。结果表明:炸药爆速影响下煤层预裂爆破钻孔合理间距为4m，不同爆速炸药对煤层预裂爆破破坏影响范围基本一致;控制孔影响下煤层预裂爆破钻孔合理间距小于4m;双爆破孔模型的爆破破坏效果优于单爆破孔模型，双爆破孔煤层预裂爆破两爆破孔钻孔合理间距为8m;现场试验结果与数值模拟结果基本一致。

目录

声明

致谢

摘要

1 绪论

1．1 研究目的和意义

1．2 预裂爆破国内外研究现状

1．3 本文主要研究内容

2 煤层预裂爆破理论

2．1 预裂爆破基本原理

2．2 煤层预裂爆破增透理论

2．2．1 炸药的爆轰

2．2．2 爆炸应力波的作用

2．2．3 控制孔的作用机理

2．3 预裂爆破裂隙区影响半径理论计算

2．4 常用岩石屈服条件

2．4．1 最大剪应力条件

2．4．2 畸变能条件

2．4．3 岩土屈服条件

2．5 本章小结

3 漳村矿2306工作面煤物理力学参数测定

3．1 漳村煤矿2306工作面概况

3．2 煤物理力学参数测定

3．2．1 煤岩采样与加工

3．2．2 煤样真、视密度测定

3．2．3 煤样单向抗压置度测定

3．2．4 煤样单向抗拉虽度测定

3．2．5 煤样抗剪强度测定

3．2．6 煤样变形参数测定

3．3 本章小结

4 煤层预裂爆破钻孔合理间距数值模拟

4．1 预裂爆破计算模拟软件简介

4．2 数值模拟基本假设

4．3 数值模拟材料类型的选取

4．4 炸药JWL状态方程

4．5 数值模拟模型的建立

4．5．1 炸药爆速影响下数值模拟模型的建立

4．5．2 控制孔影响下数值模拟模型的建立

4．5．3 双爆破孔数值模拟模型的建立

4．6 数值模拟结果与分析

4．6．1 炸药爆速影响下数值模拟结果分析

4．6．2 控制孔影响下数值模拟结果分析

4．6．3 单、双爆破孔预裂爆破数值模拟结果对比

4．6．4 双爆破孔预裂爆破数值模拟结果分析

4．7 本章小结

5 现场预裂爆破试验钻孔合理间距的验证

5．1 漳村煤矿2306工作面煤层预裂爆破试验

5．2 考察孔瓦斯抽采效果的检验

5．3 本章小结

6 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

作者简历

学位论文数据集