低透性煤层深孔预裂爆破增透数值模拟研究

来源 :安徽理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:exiaodong1986
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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,保证抽采效果。(4)现场应用结果表明,实施深孔预裂爆破后14天内比爆破前14天的百米钻孔瓦斯流量提高了6倍多,相同百米抽采孔在工程试验后抽采瓦斯极限值比试验前的极限值提高了5.65倍,应用取得了良好的效果。
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