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《重庆大学》 2007年
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深孔预裂爆破抽放瓦斯的研究

徐阿猛  
【摘要】: 我国是煤炭生产大国,年产量居世界首位,煤炭生产在国民经济发展中占有举足轻重的地位。但同时煤矿的安全生产形势非常严峻,尤其是矿井瓦斯事故,一直是威胁矿井安全生产最严重的自然灾害之一,已经成为中国煤矿安全的“第一杀手”,引起政府的高度重视。为了对瓦斯事故进行有效的防治,本文提出了深孔预裂爆破抽放瓦斯的研究课题。深孔预裂爆破提高高瓦斯低透性煤层的瓦斯抽放率是具有广阔应用前景的技术难题,对防治煤与瓦斯突出、保障煤矿安全生产具有重要现实意义。 采取理论分析、实验研究和现场工业试验相结合的方法,从分析钻孔周围煤层中瓦斯赋存和流动规律入手,综合国内外大量相关文献和经验,并结合试验矿井的具体情况和现场资料,提出深孔预裂爆破方案,并对工业试验的效果进行了深入的分析研究,提出了改进措施,为下一步全面开展预裂爆破抽放瓦斯技术措施提供理论依据和技术支持。 首先,分析了本课题研究所涉及到的国内外研究现状,以渗流力学、爆破力学、岩石力学、断裂力学等作为理论基础,对钻孔周围煤层中瓦斯的流动进行了详细的讨论,建立了钻孔周围实际煤体中瓦斯流动的数学模型,运用应力波理论和准静压力理论,对深孔预裂爆破增透机理进行了分析和总结。 其次,深入地讨论了深孔预裂爆破抽放瓦斯技术措施的方案设计,尤其是对空腔半径、粉碎圈半径、裂隙圈半径及预裂爆破影响半径的理论计算和布孔方式、装药方式及孔径、孔间距的确定进行了详细的分析研究。在前人的基础上,考虑煤岩损伤影响,建立了裂隙圈半径的理论计算公式。比较了爆破前后瓦斯抽放率和抽放量,在同等条件下,深孔预裂爆破提高了煤层的透气性系数和抽放率,提高了瓦斯抽放量,大大缩短了抽放时间。爆破后瓦斯得到了有效释放,使煤体应力分布均匀,应力集中带前移,加大了煤体的卸压范围,从而降低了煤与瓦斯突出的危险性,为打通一矿防治煤与瓦斯突出提供和开辟了了一条新的途径。并针对试验中出现的一些问题进行了分析,提出了改进措施,为进一步深入研究打下了理论基础和实践经验。 最后,利用灰色系统理论,结合灰色预测模型与马尔柯夫链预测模型的优缺点,对灰色预测模型加以改进,建立了改进的灰色马尔柯夫预测模型,对预裂爆破后钻孔瓦斯流量进行动态预测监测;运用灰色关联分析理论,对影响预裂爆破效果的因素进行综合评价,并对爆破方案进行优化选择。
【学位授予单位】:重庆大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:TD712.6

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【引证文献】
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【同被引文献】
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