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淮南矿区典型煤层水力冲孔技术参数研究及消突效果考察

赵文武

   煤与瓦斯突出防治是世界性难题,无保护层开采的低透气松软的严重突出煤层石门揭煤和快速掘进防突是目前乃至今后较长一段时期的防治重点,探索解决严重突出煤层石门揭煤和快速掘进防突技术,在保证安全的前提下大幅度提高掘进速度,改变采掘接替紧张、实现煤矿安全高效开采是高突矿井可持续发展的当务之急。 水力冲孔技术是在石门揭煤和煤巷掘进过程中,采用高压水射流技术,在突出危险煤层中,冲出若干直径的孔洞,冲孔过程中冲出一部分煤体和瓦斯,从而使孔洞及其周围煤体充分卸压,使煤体内的集中应力带前移,破坏煤体的应力场分布,从而达到综合防突的目的。针对严重突出煤层揭煤和掘进速度缓慢、防突过程中存在安全隐患等问题,论文以实现严重突出煤层快速揭煤及安全高效掘进为目标,采用理论分析,现场工业试验和计算机数值模拟相结合的方法,研究了高压水射流开挖突出煤体快速破煤的力学机制,确定了不同普氏硬度的煤体的破煤的临界水压及最佳冲孔水压。依据流体力学理论,研发了水力冲孔技术装备,优化了水力冲孔技术参数,通过水力冲孔前后瓦斯压力、钻孔瓦斯流量、巷道瓦斯涌出量以及钻屑瓦斯解吸指标并结合钻孔瓦斯抽放效果考察了水力冲孔的有效影响半径及卸压增透效果。在淮南矿业集团的大力支持下,通过大量现场试验结合RFPA数值模拟软件得出水力冲孔过后钻孔周围煤体瓦斯场的变化情况,并阐述了水力冲孔的防突机理,建立了以水力冲孔技术为核心的快速安全揭煤的技术行标。在部分突出矿井的实际应用表明,该措施具有施工工程量小、防突效果显著、校检超标率低、工作环境得到改善等优点,确保在严重突出煤层快速揭煤和掘进的安全,杜绝了在执行防治煤与瓦斯突出措施过程中的人员伤害,实现了严重煤与瓦斯突出煤层安全高效的采掘。……   
[关键词]:煤与瓦斯突出;水力冲孔;高压水射流;数值模拟
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:河南理工大学2010年