氣爆低滲透煤層增透規(guī)律數(shù)值模擬研究.pdf

1、抽采煤層瓦斯是保證高瓦斯煤礦安全、高效生產(chǎn)的有效措施。我國(guó)煤層普遍滲透性差，盡管目前大多采用水力壓裂、開采解放層等卸壓增透技術(shù)，但瓦斯抽采率仍然普遍偏低。隨著開采深度的增加，煤層滲透性變差，煤層瓦斯抽采更為困難。不同于炸藥爆破的氣爆新技術(shù)是提高煤層滲透性的一種安全、高效的物理爆破法，研究氣爆低滲透煤層裂隙擴(kuò)展規(guī)律及增透規(guī)律至關(guān)重要。
　　本文采用理論分析與數(shù)值模擬相結(jié)合的方法，首先，分析了低滲透煤層儲(chǔ)層特征及瓦斯運(yùn)移機(jī)理。基于氣爆

2、實(shí)驗(yàn)，揭示了氣爆低滲透煤層增透機(jī)理。其次，建立了包含煤體變形場(chǎng)方程、流體動(dòng)力學(xué)方程和沖擊波方程的氣爆力學(xué)模型。根據(jù)氣體射流理論，創(chuàng)新性確定了氣爆作用下煤壁所受到的壓力，并修正JWL狀態(tài)方程參數(shù)，建立了不同于炸藥化學(xué)爆破的氣爆沖擊壓力確定方法，實(shí)現(xiàn)了對(duì)低滲透煤層進(jìn)行物理爆破的目的。最后，采用光滑粒子流體動(dòng)力學(xué)(SPH)計(jì)算方法對(duì)氣爆低滲透煤層進(jìn)行不同爆孔深度、爆孔直徑、爆孔間距條件下數(shù)值模擬，得出了不同計(jì)算條件下煤層受高壓氣體沖擊后的損傷

3、破壞規(guī)律、應(yīng)力分布、沖擊波壓力作用下煤體產(chǎn)生壓力變化規(guī)律以及氣爆低滲透煤層增透規(guī)律。
　　高壓氣體在煤體內(nèi)瞬間釋放，產(chǎn)生的壓力遠(yuǎn)大于煤體所能承受的動(dòng)態(tài)抗壓強(qiáng)度，煤體被破壞，形成爆破空腔。爆孔周圍1.0～1.5m范圍內(nèi)的介質(zhì)被強(qiáng)烈壓縮、粉碎，形成壓碎區(qū)?？拷鼔核閰^(qū)的介質(zhì)產(chǎn)生徑向壓縮和切向拉伸，當(dāng)切向拉伸應(yīng)力超過介質(zhì)的抗拉強(qiáng)度時(shí)會(huì)產(chǎn)生徑向裂隙，并隨應(yīng)力波向前傳播而擴(kuò)展。隨著應(yīng)力波的傳播，高壓氣體緊隨其后并迅速膨脹，進(jìn)入由應(yīng)力波產(chǎn)生的徑