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《河南理工大学》 2016年
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马池煤矿穿层钻孔水力冲孔影响范围渐变规律研究

和林朋  
【摘要】:本文针对郑煤集团马池煤矿二1煤层采用穿层钻孔水力冲孔卸压增透措施技术参数不明确,尤其是水力冲孔合理钻孔布置设计参数等关键技术参数不明确的问题,采用理论分析、数值模拟、现场试验等方法对适用于马池煤矿的水力冲孔技术参数,尤其是水力冲孔有效影响半径等关键技术参数进行研究。本文主要研究了以下几个方面的内容:首先,本文采用COMSOL Multiphysics数值模拟软件模拟在一定条件下的合理冲出煤量及一定预抽期水力冲孔有效影响半径随时间变化的规律;回归分析得到水力冲孔有效影响半径R随瓦斯抽采时间t的模拟渐变规律符合R=2.1075ln(t)-3.5843。其次,在数值模拟指导下,现场试验测试水力冲孔钻孔周围煤体不同抽采时间的残余瓦斯含量,回归分析得到水力冲孔有效影响半径R随瓦斯抽采时间t的渐变规律符合R=2.1542ln(t)-3.9043,并据此设计冲孔钻孔间距布置技术参数。再次,为了增强水力冲孔措施的卸压增透效果,试验应用了空气炮爆破促抽措施。结果证明:空气炮爆破促抽措施有效改进了水力冲孔有效影响半径R随瓦斯抽采时间t的模拟渐变规律。经考察,空气炮爆破促抽措施能促进钻孔周围煤体的蠕变,可以将冲孔钻孔周围煤体稳定状态被破坏后重新达到稳定状态所需时间缩短5d~8d;回归分析得到实施空气炮爆破辅助措施后水力冲孔有效影响半径R随瓦斯抽采时间t的渐变规律为R=1.5967ln(t)-1.4366。最后,根据水力冲孔影响范围渐变规律确定了适用于马池煤矿二1煤层的水力冲孔钻孔布孔技术参数,采用数学计算等方法得到水力冲孔其他技术参数,并跟踪考察了水力冲孔增透促抽效果和工作面消突情况。结果证明:煤层透气性平均增大131倍;煤体瓦斯含量降至3.09~5.75m3/t,消除了煤体突出危险性;巷道月掘进速度提高了112.5%。通过以上研究,最终得到了适用于马池煤矿二1煤层的水力冲孔影响范围渐变规律,确定了适用于马池煤矿的水力冲孔关键技术参数。
【学位授予单位】:河南理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:TD712.6

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