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1、煤与瓦斯突出论文：高压水射流割缝快速消突技术研究【中文摘要】近年来,随着矿井开采深度不断加深以及开采规模的进一步扩大,出现了“三高两低”(即高地应力、高瓦斯、高非均质性、低渗透性和低煤体强度)的现象,煤与瓦斯突出问题日益严峻,严重制约着煤炭工业的发展。目前常用的防突措施如:超前排放钻孔、水力冲孔、高压注水、松动爆破等,这些措施在某种程度上,取得了一定的防突效果。但是,这些措施具有施工重复率高、防突效果检验指标超标率高等局限性,特别是在严重突出煤层中快速掘进,其片面性和局限性表现的更为突出。导致突出煤层的掘进速度缓慢,采掘比例失调,严重影响煤矿的安全快速生产。在这样的技术与社会背景
2、下,本文提出了高压水射流割缝快速消突技术。首先介绍了水射流的几何结构特性,分析了水射流破岩理论,并研究了高压水射流割缝快速消突机理;结合FLAC3D数值模拟软件,在微观尺度上对煤体的应力、塑性区进行了模拟分析,对措施的消突机理进行了补充和验证;利用ANSYS对旋转喷头的内部流场进行模拟,通过正交试验确定高压力矩喷头的优选参数;此外,通过室内剪切试验研究了含水率对晋家冲煤矿11112机巷掘进迎头煤体内聚力与内摩擦角的影响;最后通过部分理论分析确定割缝系统的其他参数,完成高压水射流割缝工艺...【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...【关键词】煤与瓦斯突出高压水射流割缝技术数值模拟快速掘进【英文关键词】outburstcontrolwaterjetslottingmodelingheadingdevelopment【目录】高压水射流割缝快速消突技术研究致谢4-5摘要5-6Abstract61绪论10-231.1研究背景及意义10-111.1.1以煤炭为主的能源结构101.1.2突出煤层采掘比
5、例失调10-111.2国内外煤与瓦斯突出研究概况11-161.2.1煤与瓦斯突出概述11-121.2.2煤与瓦斯突出机理12-161.3防突技术研究16-221.3.1传统防突技术16-211.3.2高压水射流割缝防突技术21-221.4课题的提出221.5论文主要研究内容和研究方法22-231.5.1研究内容221.5.2研究方法22-232高压水射流割缝快速消突理论与技术23-482.1高压水射流理论及其破岩机理23-282.1.1水射流几何结构特性23-252.1.2水射流冲击力与目标岩体表面压力分布25-272.1.3高压水射流切割破岩机理27-282.2高压水射流割缝快
6、速消突机理28-342.2.1影响煤与瓦斯突出的主要因素及其分析28-322.2.2高压水射流割缝对突出因素的影响32-342.3高压水射流割缝系统34-462.3.1水泵、旋转接头、喷嘴35-362.3.2高压力矩接头的设计36-462.4本章小结46-483煤体割缝数值模拟分析48-623.1软件介绍48-493.2模型的建立49-503.2.1建立模型493.2.2边界条件49-503.2.3计算原理503.3数值模拟结果分析50-613.3.1分析截面的设定503.3.2割缝半径对缝槽围岩卸压及塑性区影响分析50-553.3.3割缝厚度对缝槽围岩卸压影响分析55-573.
7、3.4割缝前后缝槽围岩应力变化57-613.4本章小结61-624不同含水率煤样剪切试验研究62-704.1试验基本原理62-634.2仪器设备63-644.3试验步骤64-654.4试验记录65-664.5试验结果分析66-694.5.1含水率对煤样内聚力的影响68-694.5.2含水率对煤样内摩擦角的影响694.6本章小结69-705现场实施及其结果分析70-805.1试验矿井简介705.2试验现场基本情况70-715.3割缝前矿井防突技术措施71-735.4高压水射流割缝快
