煤层深孔松动爆破聚能药管装药结构的设计研究
【摘要】：
在低透气性,且具有瓦斯突出危险煤层巷道的掘进过程中,由于瓦斯排放困难而影响掘进速度,且存在突出事故发生的危险。为了解决这些问题,本文提出了在掘进工作面前方使用聚能爆破药管进行深孔松动预裂爆破的方案,即采用聚能预裂爆破技术。
文章从理论上探讨了深孔松动预裂爆破机理、聚能药管成槽机理、药管聚能效应及其作用,并根据煤层中瓦斯赋存机理,研究和分析了聚能爆破特点和炸药在煤体内部爆炸的作用过程,设计了一种具有新型结构的煤层深孔爆破药管。试验结果表明,采用新设计的聚能药管进行煤层深孔松动预裂爆破,能够有效地卸除掘进工作面前方一定范围内煤体的地应力和瓦斯压力,提高了煤层的透气性,有效地提高瓦斯抽放量、防止煤与瓦斯突出。证明该结构的聚能爆破药管具有非常广阔的推广应用价值,将为低透气性高瓦斯矿区防治煤与瓦斯突出提供和开辟一条新的途径。
【关键词】：爆破药管 双面聚能 煤层 瓦斯抽放 透气性 【学位授予单位】：辽宁工程技术大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：TD235
【DOI】：CNKI:CDMD:2.2008.051196
【目录】：
- 摘要3
- Abstract3-7
- 1 绪论7-15
- 1.1 问题的提出7-9
- 1.2 利用抽放方法防治煤与瓦斯突出技术的国内外研究现状9-14
- 1.2.1 国内外瓦斯抽放技术现状9-10
- 1.2.2 国内外深孔松动及聚能预裂爆破瓦斯抽放研究现状10-13
- 1.2.3 本文研究的重点13-14
- 1.3 研究的内容和方法14-15
- 2 含瓦斯煤层特性15-21
- 2.1 煤层中瓦斯的赋存状态15-16
- 2.2 煤巷周围含瓦斯煤蠕变状态16-17
- 2.3 含瓦斯煤的物性参数17-21
- 2.3.1 含瓦斯煤的力学特性17-18
- 2.3.2 地应力对煤体透气性的影响18-21
- 3 煤层深孔松动聚能预裂爆破相关机理21-40
- 3.1 深孔松动预裂爆破提高煤层透气性的机理21-23
- 3.2 爆破裂隙扩展的断裂力学模型23-26
- 3.3 掘进工作面周围煤岩体内的静态应力场26-27
- 3.4 定向聚能成缝机理27-30
- 3.4.1 煤岩受外载荷的作用下的分子势能转化原理27-28
- 3.4.2 定向预裂控制爆破炸药爆轰时的能量分析28-29
- 3.4.3 定向断裂控制爆破的微观成缝机理29-30
- 3.5 聚能装药爆炸作用原理30-36
- 3.5.1 聚能效应的基本现象30-32
- 3.5.2 射流破甲的三个阶段32
- 3.5.3 聚能装药的类型32-33
- 3.5.4 聚能效应基本原理33-36
- 3.6 轴对称侧向聚能装药36-40
- 3.6.1 轴对称侧向聚能装药定向成缝原理36-37
- 3.6.2 轴对称侧向聚能装药切割大块岩石的实验37-38
- 3.6.3 轴对称侧向聚能装药在工程中的应用38-40
- 4 轴对称聚能药管结构特征40-50
- 4.1 主要参数的确定40-43
- 4.1.1 聚能射流的速度40
- 4.1.2 单孔装药量40-41
- 4.1.3 裂缝长度41-42
- 4.1.4 裂隙圈半径与装药半径42-43
- 4.2 轴对称聚能药管的加工与模拟试验43-50
- 4.2.1 轴对称聚能药管结构设计与材料的选取43-45
- 4.2.2 药管的制作45-47
- 4.2.3 钢管模拟聚能爆破47-50
- 5 轴对称聚能药管在掘进工作面的实际应用50-61
- 5.1 淮南矿区简介50
- 5.2 试验区潘三矿概况50-51
- 5.3 潘三矿瓦斯情况与分析51-52
- 5.4 1261(3)、1531(3)掘进工作面和1781(3)综采工作面概况52-54
- 5.5 采掘进工作面深孔爆破与抽放方案54-59
- 5.5.1 深孔预裂控制爆破措施54
- 5.5.2 控制预裂爆破的布孔方式54-56
- 5.5.3 掘进工作面钻孔施工与抽放参数56-59
- 5.6 现场抽放系统59
- 5.7 现场实验基本结论59-61
- 5.7.1 作用效果59-60
- 5.7.2 使用结果60-61
- 6 主要结论与展望61-63
- 6.1 主要结论61
- 6.2 应用前景61
- 6.3 需要进一步研究的问题61-63
- 参考文献63-67
- 致谢67-68
- 读研期间成果68
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