新安煤矿高瓦斯低透气性煤层深孔爆破增透技术研究

摘要

我国煤层瓦斯赋存具有微孔隙、低渗透率、高吸附的特征。随着开采深度的逐年增加，瓦斯压力与地应力逐渐增大，使煤层及围岩的透气性变差、瓦斯封存强度增大，这一隐患严重制约着矿井生产的安全高效。本文在前人研究成果的基础上，对深孔松动控制爆破增强煤层透气性的机理进行研究，并介绍了在双鸭山新安矿8＃煤层-450综三工作面实施的深孔松动爆破、卸压抽采工程，解决了邻近层工作面回风巷瓦斯浓度超限问题，具体研究内容如下:　　首先，对煤层瓦斯运移规律、岩石破碎机理、深孔松动控制爆破技术做了系统总结，对爆破参数设计进行了说明。其次，以新安煤矿8#煤层煤体为研究对象，运用ANSYS13.0/LS-DYNA有限元软件建立了三维爆破计算模型，模拟了不耦合系数为1.5，控制孔与爆破孔在不同布置距离条件下，双爆破孔起爆的应力波的传播过程及爆生气体驱动裂纹的扩展过程。依据模拟结果，确定了爆炸产生的松动半径范围，证明了控制孔在深孔松动爆破过程中起到应力集中、导向作用，有利于裂纹扩展，合理布置控制孔可以增加裂隙区的范围。最后，结合现场实际，在新安煤矿8#煤层-450综三工作面实施了深孔松动控制爆破、卸压抽采试验后，抽放浓度和抽放量增大，抽放率明显提高，8上#煤层回采工作面回风流中的瓦斯浓度得到有效控制。实践证明在低透气性煤层中实施深孔松动控制爆破能有效增加煤层透气性，保证煤矿安全高效开采。

目录

声明

致谢

摘要

1 绪论

1．1 论文研究背景和内容

1．2 国内外研究现状

1．2．1 深孔爆破技术国内外研究现状

1．2．2 瓦斯增透技术国内外研究现状

1．3 论文研究方法及技术路线

1．4 论文创新点及关键技术

2 煤层瓦斯运移规律理论研究

2．1 煤层瓦斯赋存状态

2．2 煤层孔隙与裂隙特征

2．2．1 煤的孔隙特征

2．2．2 煤的裂隙特征

2．3 煤储层中的瓦斯流动规律

2．3．1 解吸

2．3．2 扩散流

2．3．3 达西流

2．3．4 新安矿8#煤层向8上#煤层瓦斯运移分析

2．4 小结

3 深孔松动控制爆破技术研究

3．1 深孔松动控制爆破方法

3．1．1 岩石爆破破岩机理

3．1．2 深孔松动控制爆破作用机理

3．2 深孔松动爆破参数设计

3．2．1 炮眼孔径的选择

3．2．2 炸药的选择

3．2．3 药量计算

3．2．4 装药结构

3．2．5 爆破孔与控制孔间距

3．2．6 封孔长度

3．2．7 炮眼布置

3．3 深孔松动爆破装药装置研究

3．4 小结

4 深孔松动爆破效果ANSYS数值模拟

4．1 ANSYS／LS-DYNA软件介绍

4．1．1 程序的理论简介

4．1．2 LS-DYNA程序算法

4．1．3 LS-DYNA程序分析的一般流程

4．2 数值模拟方案

4．2．1 数值计算模型的建立

4．2．2 材料类型及参数的选择

4．3 模拟结果及分析

4．3．1 模型1结果

4．3．2 模型2结果

4．3．3 模型3结果

4．3．4 结果分析

4．4 小结

5 深孔爆破增透技术在新安矿的应用

5．1 新安煤矿地质资料

5．2 新安煤矿8#煤层深孔爆破增透技术

5．2．1 深孔松动爆破参数设计

5．2．2 深孔松动爆破实施方案

5．2．3 深孔松动爆破实施过程

5．2．4 增透效果评价

5．3 小结

6 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

作者简历

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