深部低渗透性突出煤层爆破动载下聚能切缝增透机理及应用研究

基本信息
批准号:51674009
项目类别:面上项目
资助金额:62.00
负责人:刘健
学科分类:
依托单位:安徽理工大学
批准年份:2016
结题年份:2020
起止时间:2017-01-01 - 2020-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:刘泽功,吴红波,高魁,张树川,李重情,张文清,罗麒,吕昌,吴芬
关键词:
瓦斯抽采消突防突煤层增透裂隙演化吸附解吸
结项摘要

In the process of the rock cross-cut coal uncovering and drivage of the low permeability coal seams, coal seam permeability is low, the gas extraction is difficult, gas disasters are occured frequently. Thus in this project, cumulative blasting column will be designed to implement directional cutting coal and rock seam, which can increase the timeliness of the coal and rock unloading and increasing permeability. Gas extraction becomes efficient and rapid elimination outburst is realized in deep low permeability outburst coal seams. On the basis of fracture mechanics, the theory of explosion mechanics and rock mass damage, coal and rock damage constitutive model of deep low permeability outburst coal seams under blasting dynamic load will be built. Experimental simulation analysis will be conducted by split hopkinson pressure bar experiment system and the increasing permeability experiment system of cumulative blasting. The optimum preparation methods of cumulative blasting column will be obtained. The effect of coal rock fracture development speed, damage area, the effective time on blasting energy, coal and rock mechanical characteristics will be revealed. The influencing factors of the cutting coal and rock seam for increasing permeability will be gained. Coal and rock permeability change, gas desorption characteristics of rock mass, gas migration regularity and elimination outburst mechanism under blasting dynamic will be explored. The research results will provide theoretical guidance and technical way to improve the effective of pressure relief increasing permeability and rapid coal and gas elimination of the deep low permeability coal.

针对低透气性突出煤层石门揭煤与巷道掘进过程中煤层透气性低,瓦斯难以抽采,瓦斯灾害频发这一特点,通过优化设计聚能药柱,聚能爆轰能量作用下实现煤岩体定向切缝,最大限度内增大煤岩体卸压增透的时效性,获得瓦斯高效抽采,实现深部低透气性突出煤层快速消突。项目以断裂力学、爆炸力学和岩体损伤理论为基础,构建低渗透性突出煤层爆破动载下聚能切缝煤岩体损伤本构模型;依托分离式霍普金森压杆实验系统和深孔聚能低渗透气性煤岩切缝增透实验系统进行试验模拟分析,寻求最佳切缝效应的聚能药柱制备方法,揭示煤岩体裂隙发展速度、损伤范围和有效作用时间与爆破能量、煤岩体力学特性相关参数的影响关系,得出影响煤岩体切缝增透效果因素;探索聚能动载作用下煤岩体渗透率变化以及煤岩体瓦斯解吸特性、运移规律及消突机理。研究成果对提高深部低透气性突出煤层卸压增透、快速消突提供了理论指导和技术途径。

项目摘要

针对低透气性高瓦斯突出煤层石门揭煤与巷道掘进过程中煤层透气性低,瓦斯难以抽采,瓦斯灾害频发以及沿空留巷过程中顶板切割不充分,导致留巷过程中巷道变形严重,效果差等关键技术难题,采用理论分析、实验室相似模拟实验、数值模拟、现场中试实验和现场试验相结合的研究方法,以断裂力学、爆炸力学和岩体损伤理论为基础,得出了爆破动载下聚能切缝煤岩裂隙发育机理;依托分离式霍普金森压杆实验系统和深孔聚能低渗透气性煤岩切缝增透实验系统进行试验模拟分析,系统研究了动静载荷作用下煤岩体破坏作用特性以及相应煤岩体应力应变本构关系,建立了不同应变率响应的煤岩体损伤本构模型,构建了爆破动载作用下聚能切缝煤体损伤和裂隙演化试验系统;得出了爆轰应力波、爆生气体对煤岩体劈裂、裂隙发展的动力学特征规律;通过数值模拟分析了不同煤岩体裂隙演化过程,得出了爆破动载下不同煤岩体裂隙扩展范围。通过现场中试实验,优化了聚能装药结构,确定了两种聚能装药结构,得出了坚硬煤岩体聚能爆破裂隙演化规律与优化参数;研制了聚能爆破早强延迟膨胀型高效封孔材料;研究成果得到了良好的应用,低透气性高瓦斯煤层巷道掘进过程中瓦斯抽采浓度提高2-3倍,抽采纯量提高了5-6倍,抽采35天,残余瓦斯含量降到了6m3/t,掘进速度提高了2-3倍;采用聚能爆破切顶留巷技术,成功留巷970m,巷道变形量很小,完成满足下一工作面安全回采的要求,同时成功在5个工作面推广应用,产生重大的经济和社会效益。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

演化经济地理学视角下的产业结构演替与分叉研究评述

演化经济地理学视角下的产业结构演替与分叉研究评述

DOI:10.15957/j.cnki.jjdl.2016.12.031
发表时间:2016
2

气相色谱-质谱法分析柚木光辐射前后的抽提物成分

气相色谱-质谱法分析柚木光辐射前后的抽提物成分

DOI:10.14067/j.cnki.1673-923x.2018.02.019
发表时间:2018
3

青藏高原狮泉河-拉果错-永珠-嘉黎蛇绿混杂岩带时空结构与构造演化

青藏高原狮泉河-拉果错-永珠-嘉黎蛇绿混杂岩带时空结构与构造演化

DOI:10.3799/dqkx.2020.083
发表时间:2020
4

掘进工作面局部通风风筒悬挂位置的数值模拟

掘进工作面局部通风风筒悬挂位置的数值模拟

DOI:
发表时间:2018
5

滴状流条件下非饱和交叉裂隙分流机制研究

滴状流条件下非饱和交叉裂隙分流机制研究

DOI:10.16285/j.rsm.2020.0744
发表时间:2021

刘健的其他基金

批准号:59675076
批准年份:1996
资助金额:9.00
项目类别:面上项目
批准号:61902276
批准年份:2019
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51004003
批准年份:2010
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31471320
批准年份:2014
资助金额:80.00
项目类别:面上项目
批准号:81801156
批准年份:2018
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:30370464
批准年份:2003
资助金额:7.00
项目类别:面上项目
批准号:41201399
批准年份:2012
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31671485
批准年份:2016
资助金额:62.00
项目类别:面上项目
批准号:30200108
批准年份:2002
资助金额:19.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:40871007
批准年份:2008
资助金额:48.00
项目类别:面上项目
批准号:11501323
批准年份:2015
资助金额:18.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81703342
批准年份:2017
资助金额:20.10
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81771969
批准年份:2017
资助金额:55.00
项目类别:面上项目
批准号:81702862
批准年份:2017
资助金额:19.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21303142
批准年份:2013
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11305171
批准年份:2013
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:71301075
批准年份:2013
资助金额:20.50
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81173211
批准年份:2011
资助金额:57.00
项目类别:面上项目
批准号:30901399
批准年份:2009
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11505292
批准年份:2015
资助金额:18.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11402079
批准年份:2014
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11326140
批准年份:2013
资助金额:3.00
项目类别:数学天元基金项目
批准号:40971043
批准年份:2009
资助金额:35.00
项目类别:面上项目
批准号:81271688
批准年份:2012
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:31800059
批准年份:2018
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:40272123
批准年份:2002
资助金额:31.00
项目类别:面上项目
批准号:61906198
批准年份:2019
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61872115
批准年份:2018
资助金额:63.00
项目类别:面上项目
批准号:71501060
批准年份:2015
资助金额:15.50
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11575185
批准年份:2015
资助金额:64.00
项目类别:面上项目
批准号:41371209
批准年份:2013
资助金额:90.00
项目类别:面上项目
批准号:61173149
批准年份:2011
资助金额:56.00
项目类别:面上项目
批准号:41330964
批准年份:2013
资助金额:290.00
项目类别:重点项目
批准号:41501053
批准年份:2015
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31171315
批准年份:2011
资助金额:65.00
项目类别:面上项目
批准号:40876034
批准年份:2008
资助金额:39.00
项目类别:面上项目
批准号:71671092
批准年份:2016
资助金额:48.70
项目类别:面上项目
批准号:61602130
批准年份:2016
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81160095
批准年份:2011
资助金额:50.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:49976012
批准年份:1999
资助金额:15.00
项目类别:面上项目
批准号:51144007
批准年份:2011
资助金额:10.00
项目类别:专项基金项目
批准号:41172267
批准年份:2011
资助金额:67.00
项目类别:面上项目
批准号:61803291
批准年份:2018
资助金额:27.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31900184
批准年份:2019
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:40776004
批准年份:2007
资助金额:44.00
项目类别:面上项目
批准号:51207117
批准年份:2012
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21802080
批准年份:2018
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:30660069
批准年份:2006
资助金额:22.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:51678326
批准年份:2016
资助金额:62.00
项目类别:面上项目
批准号:30871965
批准年份:2008
资助金额:28.00
项目类别:面上项目
批准号:41175022
批准年份:2011
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:71703184
批准年份:2017
资助金额:17.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:58770183
批准年份:1987
资助金额:3.00
项目类别:面上项目
批准号:21902102
批准年份:2019
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51305345
批准年份:2013
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61901100
批准年份:2019
资助金额:21.50
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81600133
批准年份:2016
资助金额:17.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11775222
批准年份:2017
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:39400158
批准年份:1994
资助金额:7.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:40376018
批准年份:2003
资助金额:32.00
项目类别:面上项目
批准号:81804026
批准年份:2018
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81771383
批准年份:2017
资助金额:54.00
项目类别:面上项目
批准号:81502384
批准年份:2015
资助金额:18.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81202738
批准年份:2012
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:40672210
批准年份:2006
资助金额:30.00
项目类别:面上项目
批准号:11902334
批准年份:2019
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目

相似国自然基金

1

深部矿井低透突出煤层膨胀生裂增透机理及应用研究

批准号:51264004
批准年份:2012
负责人:谢雄刚
学科分类:E0408
资助金额:46.00
项目类别:地区科学基金项目
2

深井突出煤层深孔聚能造缝固粒射流增透消突机理研究

批准号:51474009
批准年份:2014
负责人:刘泽功
学科分类:E0408
资助金额:86.00
项目类别:面上项目
3

低渗透性煤层高压气体爆破致裂增透作用机理及应用基础研究

批准号:51474212
批准年份:2014
负责人:王海锋
学科分类:E0408
资助金额:85.00
项目类别:面上项目
4

低透突出煤层采动裂隙演化特征研究

批准号:51204112
批准年份:2012
负责人:高明忠
学科分类:E0405
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目