突出煤层底板水力冲孔消突技术研究

论文摘要

煤与瓦斯突出向来都是我国煤矿防治的重中之重。水力冲孔技术作用原理就是在突出煤层冲出若干孔洞,预先冲出部分煤体与瓦斯,破坏煤体应力场分布,大量释放瓦斯潜能,达到增透消突的效果。本文通过对理论分析、计算机数值模拟和水力冲孔试验相结合,对朱集煤矿11-2煤层水力冲孔卸压增透技术进行研究。朱集煤矿的11-2煤与丁集煤矿的11-2煤层很相似,煤都比较硬,瓦斯含量和压力相对较小,巷道顶板承受的岩体自重地应力大,是引起突出事故的主要因素。通过对1111（1）工作面运顺底抽巷1号联巷的具体水力冲孔试验,结果表明：实施水力冲孔后的瓦斯抽采纯量由0.05m3/min增加到0.27m3/min,其瓦斯抽采纯量是在没有采取水力冲孔时的5.4倍。瓦斯浓度由冲孔前的0.8%,提高到最高6.5%。水力冲孔的有效影响半径可达5.8—6.3米。煤与瓦斯突出预测指标值均有所下降,煤层的透气性增加,瓦斯含量、瓦斯压力等都大幅度减小,有效的实现了消突效果,加快了突出危险煤层的安全掘进速度。为煤矿的安全高效生产提供了强有力的保证。图[40]表[16]参[59]

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 引言
• 1 绪论
• 1.1 问题的提出
• 1.2 国内外水力冲孔技术的研究现状
• 1.3 存在问题及研究内容
• 1.3.1 存在问题
• 1.3.2 研究内容
• 2 瓦斯在煤层中赋存及流动特性
• 2.1 瓦斯的生成及性质
• 2.2 煤层瓦斯含量
• 2.2.1 瓦斯赋层状态
• 2.2.2 煤层瓦斯含量计算
• 2.3 煤层瓦斯压力
• 2.4 煤层瓦斯流动规律
• 3 水力冲孔技术研究
• 3.1 高压水射流
• 3.2 水力冲孔水射流的动力特性
• 3.2.1 非淹没水射流结构特性
• 3.2.2 非淹没水射流几何结构特性
• 3.2.3 水射流冲击力
• 3.2.4 水射流作用下煤体表面压力分布
• 3.3 水力冲水射流破煤机理
• 3.3.1 裂缝的产生
• 3.3.2 水楔作用
• 3.3.3 表面冲刷作用
• 3.4 水力冲孔煤体增透作用
• 3.5 本章小结
• 4 水力冲孔数值模拟
• 4.1 ANSYS有限元方法介绍
• 4.2 水力冲孔措施的力学模型
• 4.3 水力冲孔过程数值模拟
• 4.4 本章小结
• 5 运顺底抽巷水力冲孔的工业试验
• 5.1 试验矿井和工作面概况
• 5.1.1 矿井概况
• 5.1.2 11111（1）工作面概况
• 5.2 瓦斯基础参数测定
• 5.2.1 煤层瓦斯压力的测定
• 5.2.2 煤层瓦斯含量测定
• 5.2.3 煤层透气性系数的测定
• 5.2.4 煤与瓦斯突出危险性指标
• 5.3 水力冲孔措施工艺
• 5.3.1 水力冲孔的设备选型
• 5.3.2 水力冲孔工艺流程
• 5.3.3 水力冲孔消突原理
• 5.3.4 水力冲孔技术参数
• 5.3.5 水力冲孔钻孔布置方案
• 5.4 水力冲孔效果检验
• 5.4.1 水力冲孔措施增透效果考察
• 5.4.2 水力冲孔措施防突效果检验
• 5.5 水力冲孔措施的评价
• 5.6 本章小结
• 6 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介及读研期间主要科研成果