水力掏槽快速消突技术研究

【摘要】： 煤炭作为目前中国能源结构的重要组成部分,在国民经济生产中发挥着重要作用。在煤矿生产中,随着煤巷的掘进,会发生煤与瓦斯突出伤亡的恶性事故。煤与瓦斯突出防治是世界性难题,无保护层开采的严重突出煤层快速掘进防突是目前和今后较长一段时期的防治重点,探索解决严重突出煤层快速掘进防突技术,以此来改变采掘紧张的局面。 常规突出煤巷掘进通过施工钻孔防突措施,如钻孔卸压排放、钻孔瓦斯抽放、钻孔低压注水湿润煤体、钻孔中高压注水、钻孔水力疏松以及钻孔煤体加固等,但这些措施具有施工重复率高、防突效果检验指标超标率高、低指标突出等局限性、片面性,效果不理想,突出仍时有发生。 在这样的技术背景下,本文提出了水力掏槽快速消突技术。首先介绍了水射流的发展现状,分析了水射流的特性,回顾了水射流破岩理论,确定了以库仑破坏准则为主的煤岩体破坏准则,并研究分析了影响水射流破落煤效率的因素,在此基础上研究了水力掏槽快速消突机理;结合ANSYS数值模拟软件,在微观尺度上对煤体的应力、应变和位移变化情况进行了模拟分析,对措施的消突机理进行了补充、验证;最后介绍水力掏槽工艺,并在焦作试验区进行了实施,从煤体位移量、瓦斯流量、瓦斯涌出量等方面进行了效果考察、分析,考察结果显示防突效果显著。