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1、煤與瓦斯突出論文：高壓水射流割縫快速消突技術(shù)研究【中文摘要】近年來(lái),隨著礦井開(kāi)采深度不斷加深以及開(kāi)采規(guī)模的進(jìn)一步擴(kuò)大,出現(xiàn)了“三高兩低”(即高地應(yīng)力、高瓦斯、高非均質(zhì)性、低滲透性和低煤體強(qiáng)度)的現(xiàn)象,煤與瓦斯突出問(wèn)題日益嚴(yán)峻,嚴(yán)重制約著煤炭工業(yè)的發(fā)展。目前常用的防突措施如:超前排放鉆孔、水力沖孔、高壓注水、松動(dòng)爆破等,這些措施在某種程度上,取得了一定的防突效果。但是,這些措施具有施工重復(fù)率高、防突效果檢驗(yàn)指標(biāo)超標(biāo)率高等局限性,特別是在嚴(yán)重突出煤層中快速掘進(jìn),其片面性和局限性表現(xiàn)的更為突出。導(dǎo)致突出煤層的掘進(jìn)速度緩慢,采掘比例失調(diào),嚴(yán)重影響煤礦的安全快速生產(chǎn)。在這樣的技術(shù)與社會(huì)背景
2、下,本文提出了高壓水射流割縫快速消突技術(shù)。首先介紹了水射流的幾何結(jié)構(gòu)特性,分析了水射流破巖理論,并研究了高壓水射流割縫快速消突機(jī)理;結(jié)合FLAC3D數(shù)值模擬軟件,在微觀尺度上對(duì)煤體的應(yīng)力、塑性區(qū)進(jìn)行了模擬分析,對(duì)措施的消突機(jī)理進(jìn)行了補(bǔ)充和驗(yàn)證;利用ANSYS對(duì)旋轉(zhuǎn)噴頭的內(nèi)部流場(chǎng)進(jìn)行模擬,通過(guò)正交試驗(yàn)確定高壓力矩噴頭的優(yōu)選參數(shù);此外,通過(guò)室內(nèi)剪切試驗(yàn)研究了含水率對(duì)晉家沖煤礦11112機(jī)巷掘進(jìn)迎頭煤體內(nèi)聚力與內(nèi)摩擦角的影響;最后通過(guò)部分理論分析確定割縫系統(tǒng)的其他參數(shù),完成高壓水射流割縫工藝...【英文摘要】Forthepastfewyears,withtheincreaseofthe
3、depthofseemsminedandthefurtherexpandofthemining,thereisaphenomenonof“threehighsandtwolows”(highgeostress,moregas,highnonuniformity,lowpermeabilityandlowstrengthofthecoal)whichleadstocoalandgasoutburst,whichrestrictsthecoalindustrydevelopment.Themethodsforcontrollingtheoutburstsuchas“advancedb
4、oreholeandemission”“hydraulicpunching”“highpressurewaterinjection”and“standingshot”arewidelyused.Butthesetec...【關(guān)鍵詞】煤與瓦斯突出高壓水射流割縫技術(shù)數(shù)值模擬快速掘進(jìn)【英文關(guān)鍵詞】outburstcontrolwaterjetslottingmodelingheadingdevelopment【目錄】高壓水射流割縫快速消突技術(shù)研究致謝4-5摘要5-6Abstract61緒論10-231.1研究背景及意義10-111.1.1以煤炭為主的能源結(jié)構(gòu)101.1.2突出煤層采掘比
5、例失調(diào)10-111.2國(guó)內(nèi)外煤與瓦斯突出研究概況11-161.2.1煤與瓦斯突出概述11-121.2.2煤與瓦斯突出機(jī)理12-161.3防突技術(shù)研究16-221.3.1傳統(tǒng)防突技術(shù)16-211.3.2高壓水射流割縫防突技術(shù)21-221.4課題的提出221.5論文主要研究?jī)?nèi)容和研究方法22-231.5.1研究?jī)?nèi)容221.5.2研究方法22-232高壓水射流割縫快速消突理論與技術(shù)23-482.1高壓水射流理論及其破巖機(jī)理23-282.1.1水射流幾何結(jié)構(gòu)特性23-252.1.2水射流沖擊力與目標(biāo)巖體表面壓力分布25-272.1.3高壓水射流切割破巖機(jī)理27-282.2高壓水射流割縫快
6、速消突機(jī)理28-342.2.1影響煤與瓦斯突出的主要因素及其分析28-322.2.2高壓水射流割縫對(duì)突出因素的影響32-342.3高壓水射流割縫系統(tǒng)34-462.3.1水泵、旋轉(zhuǎn)接頭、噴嘴35-362.3.2高壓力矩接頭的設(shè)計(jì)36-462.4本章小結(jié)46-483煤體割縫數(shù)值模擬分析48-623.1軟件介紹48-493.2模型的建立49-503.2.1建立模型493.2.2邊界條件49-503.2.3計(jì)算原理503.3數(shù)值模擬結(jié)果分析50-613.3.1分析截面的設(shè)定503.3.2割縫半徑對(duì)縫槽圍巖卸壓及塑性區(qū)影響分析50-553.3.3割縫厚度對(duì)縫槽圍巖卸壓影響分析55-573.
7、3.4割縫前后縫槽圍巖應(yīng)力變化57-613.4本章小結(jié)61-624不同含水率煤樣剪切試驗(yàn)研究62-704.1試驗(yàn)基本原理62-634.2儀器設(shè)備63-644.3試驗(yàn)步驟64-654.4試驗(yàn)記錄65-664.5試驗(yàn)結(jié)果分析66-694.5.1含水率對(duì)煤樣內(nèi)聚力的影響68-694.5.2含水率對(duì)煤樣內(nèi)摩擦角的影響694.6本章小結(jié)69-705現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施及其結(jié)果分析70-805.1試驗(yàn)礦井簡(jiǎn)介705.2試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)基本情況70-715.3割縫前礦井防突技術(shù)措施71-735.4高壓水射流割縫快
