穿層水力沖孔技術的研究及應用.pdf

1、本文主要對無保護層開采條件下水力沖孔防突技術進行了細致地研究。在深入了解國內(nèi)外相關領域的研究進展基礎上，采用理論分析，實驗室實驗和現(xiàn)場試驗相結合的方法考察了該技術的原理、作用機理、效果等，收到了顯著的技術和經(jīng)濟效益。
　　 論文根據(jù)沖孔作業(yè)時煤水作用方式建立并研究了沖擊破壞模型，討論了沖孔時煤體破碎力學機制，即射流對煤體的破壞是剪切和拉伸的共同作用。采用統(tǒng)計損傷的方法結合煤體破壞的方式研究提出了考慮煤體裂隙發(fā)育情況的破煤水壓閾值

2、，實驗室根據(jù)煤樣的單軸和三軸壓縮試驗相關數(shù)據(jù)計算出該值的大小并和生產(chǎn)實際進行對比優(yōu)化，根據(jù)實際應用分析了影響沖孔效果的主要因素。采用邊界層理論對沖擊破壞系統(tǒng)沖擊區(qū)流速特性進行了研究，計算得到了最大流速為59m/s;根據(jù)沖孔時高速流體沖擊煤體的特點引入應力波理論，計算B11b和B9b煤沖擊的最大深度為分別為3m和4m，為優(yōu)化水力沖孔鉆孔布置參數(shù)提供了理論依據(jù)。
　　 根據(jù)李嘴孜煤礦煤層實際參數(shù)對乳化液泵、鉆機等沖孔設備進行了選擇，

3、并對沖孔技術參數(shù)關系進行了研究，結果表明，出煤量和水壓的關系不單純是正相關關系，出煤速度和沖孔壓力大體呈正相關關系，水壓增至一定值時出煤速度基本保持不變，該礦最優(yōu)沖孔水壓為10～14MPa。出煤總量隨著有效沖孔時間的增加一般保持遞增趨勢。結合對噴嘴結構參數(shù)優(yōu)化和管路壓力損失等計算，得出了水力沖孔時兩層煤的最小沖孔泵壓分別為13.7MPa和11MPa。根據(jù)生產(chǎn)條件制定了沖孔作業(yè)安全技術措施、瓦斯通風管理措施，為沖孔作業(yè)提供安全的技術保障。