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钻孔割缝网络化增透机制及其在底板穿层钻孔瓦斯抽采中的应用

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煤炭学报 2012年第9期37卷 1425-1430页

作者：林柏泉张其智沈春明杨威煤炭资源与安全开采国家重点实验室江苏徐州221008 中国矿业大学安全工程学院江苏徐州221108

针对底板穿层瓦斯抽采钻孔卸压不充分的主要问题,采用理论分析与现场试验相结合的方法,研究了钻孔割缝网络化卸压增透机制,提出了底板穿层钻孔割缝网络化增透技术,并且在国内相关矿井进行了现场应用。应用结果表明:采用该技术措施后,平... 详细信息

针对底板穿层瓦斯抽采钻孔卸压不充分的主要问题,采用理论分析与现场试验相结合的方法,研究了钻孔割缝网络化卸压增透机制,提出了底板穿层钻孔割缝网络化增透技术,并且在国内相关矿井进行了现场应用。应用结果表明:采用该技术措施后,平均透气性系数提高了122倍,瓦斯抽采流量提高了3.5倍,瓦斯抽采浓度提高了2.3倍,预抽达标时间缩短50%以上。

关键词：割缝网络化增透底板穿层瓦斯抽采

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不耦合系数对割缝爆破效果影响试验研究

振动与冲击 2024年第23期43卷 260-269页

作者：靳俊晓赵志强苏洪将启鹏岳文豪孙智硕中国矿业大学(北京)能源与矿业学院北京100083 中煤能源研究院有限责任公司西安710054 中煤(鄂尔多斯市)能源科技有限责任公司内蒙古鄂尔多斯017010 安徽理工大学化工与爆破学院安徽淮南232001

为探究炮孔装药不耦合系数对爆破裂纹扩展规律的影响,通过在有机玻璃板(polymethyl methacrylate,PMMA)上预制不同炮孔直径,采用数字激光动态焦散线试验系统,进行相关爆炸试验。结果表明:爆炸对于炮孔非割缝方向的损伤效果随着炮孔直径... 详细信息

为探究炮孔装药不耦合系数对爆破裂纹扩展规律的影响,通过在有机玻璃板(polymethyl methacrylate,PMMA)上预制不同炮孔直径,采用数字激光动态焦散线试验系统,进行相关爆炸试验。结果表明:爆炸对于炮孔非割缝方向的损伤效果随着炮孔直径变大逐渐减弱。耦合装药时炮孔周围粉碎区最大,当炮孔直径为12 mm及以上时炮孔周围几乎无粉碎区。从侧面说明直径为10 mm时,在空气层中的冲击波还有一定的强度,可致裂周围板材。随着不耦合系数递增,爆炸冲击波对于炮孔壁的冲击作用减弱,爆生气体膨胀压缩作用逐渐加强。在不耦合系数1.67时这种“削弱-加强”作用对裂纹扩展的促进作用最佳。分形维数的结果和动焦散试验结果相符,主裂纹的扩展长度符合先上升再下降的趋势。研究成果为实际工程中割缝爆破装药参数提供了一定的指导意义。

关键词：不耦合割缝动焦散裂纹动态强度因子分形理论

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磨料射流冲击割缝岩石性能影响因素分析

振动．测试与诊断 2022年第3期42卷 564-571,621,622页

作者：江红祥赵慧贺刘送永李洪盛中国矿业大学机电工程学院徐州221116 江苏省矿山智能采掘装备省部共建协同创新中心徐州221008

为研究前混合磨料射流冲击割缝岩石性能,将两相随机混合的光滑粒子用于模拟磨料射流,基于RHT(Riedel Hiermaier Thoma)本构模型建立了岩石割缝流固耦合数值模型。模拟和实验岩石割缝深度随射流横移速度变化规律一致,建立了数值模拟和实... 详细信息

为研究前混合磨料射流冲击割缝岩石性能,将两相随机混合的光滑粒子用于模拟磨料射流,基于RHT(Riedel Hiermaier Thoma)本构模型建立了岩石割缝流固耦合数值模型。模拟和实验岩石割缝深度随射流横移速度变化规律一致,建立了数值模拟和实验磨料射流横移速度关系。岩石割缝位置中心和边缘的岩石单元损伤失效速率不同,分别呈现瞬时损伤失效和多次阶跃累积损伤特征。磨料颗粒冲击岩石概率与磨料射流浓度有关,当磨料浓度小于10%时,岩石割缝深度上升较快。岩石割缝深度随射流直径增大呈指数上升并趋于不变,后侧磨料颗粒冲击岩石作用随射流直径增大而减弱,当射流直径大于1.2 mm以后,岩石割缝深度均近似等于6.3 mm。岩石割缝深度随射流压力总体呈上升趋势,但在15 MPa~35 MPa压力范围内,磨料射流割缝岩石深度增大速率相对较低。该研究结果对前混合磨料射流横移速度、浓度、压力和直径等参数选择具有重要的指导作用。

关键词：磨料射流割缝岩石流固耦合数值模拟影响因素

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磨料射流割缝技术防突机理及应用

重庆大学学报（自然科学版） 2010年第7期33卷 86-90页

作者：周东平卢义玉康勇夏彬伟重庆大学西南资源开发及环境灾害控制工程教育部重点实验室重庆400044

为改善李子垭南二井3102北机巷掘进碛头瓦斯预抽时间长、掘进速度慢的现状,通过对磨料射流使煤(岩)体损伤模型及防突机理的分析,研究了磨料射流切割破碎煤(岩)体的过程;利用磨料水射流切割煤矸石的实验研究,确定了磨料射流切割煤矸石的... 详细信息

为改善李子垭南二井3102北机巷掘进碛头瓦斯预抽时间长、掘进速度慢的现状,通过对磨料射流使煤(岩)体损伤模型及防突机理的分析,研究了磨料射流切割破碎煤(岩)体的过程;利用磨料水射流切割煤矸石的实验研究,确定了磨料射流切割煤矸石的各种参数,并研制了一套新型的适合于现场应用的磨料水射流割缝装置。现场试验表明:磨料射流能够切穿单轴抗压强度为62MPa、60～80mm厚度的煤层夹矸,在煤层中形成缝槽,增大了瓦斯涌出自由面,促使煤体大范围快速卸压,增强煤层透气性,首月内瓦斯单孔平均抽采量提高了2.83倍。

关键词：磨料水射流割缝透气性掘进速度

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脉冲射流割缝技术在石门揭煤中的应用研究

中国矿业大学学报 2010年第1期39卷 55-58,69页

作者：卢义玉葛兆龙李晓红陈久福刘勇重庆大学西南资源开发及环境灾害控制工程教育部重点实验室重庆400044 重庆松藻煤电公司瓦斯地质研究院重庆401445

针对西南地区煤矿石门揭煤周期长,严重制约了煤矿安全生产和采掘工作面接替等问题,提出了利用自激振荡脉冲水射流在煤层中割缝,增加煤层透气性,提高瓦斯解吸率,缩短石门揭煤时间的新思路.研究了高压脉冲水射流自激振荡的形成机理及其特... 详细信息

针对西南地区煤矿石门揭煤周期长,严重制约了煤矿安全生产和采掘工作面接替等问题,提出了利用自激振荡脉冲水射流在煤层中割缝,增加煤层透气性,提高瓦斯解吸率,缩短石门揭煤时间的新思路.研究了高压脉冲水射流自激振荡的形成机理及其特性;通过实验室试验研究供水压力、流量等因素与切槽深度、宽度的关系,优化了自激振荡喷嘴结构及高压脉冲水射流的水力参数.通过在重庆逢春煤矿+523S4机轨巷揭M8煤层应用表明,使用自激振荡脉冲水射流割缝在煤层中的影响范围可达1.5m以上,增大了煤层瓦斯解吸能力,瓦斯释放量提高了4.4倍,钻孔数量减少了60%,缩短工期达70d以上,提高了工效.

关键词：脉冲水射流割缝石门揭煤

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激光精密切割不锈钢模板割缝质量控制

中国激光 2002年第2期29卷 176-180页

作者：李祥友曾晓雁华中科技大学激光技术国家重点实验室湖北武汉430074

采用Nd∶YAG激光对 0 2mm厚的不锈钢模板精密切割 ,系统研究了激光切割工艺参数对缝壁表面粗糙度、缝壁表面残留物的影响规律 ,结果表明 :提高重复频率、功率密度、脉冲宽度以及降低扫描速度 ,均可改善切缝质量。导出了描述脉冲激光切... 详细信息

采用Nd∶YAG激光对 0 2mm厚的不锈钢模板精密切割 ,系统研究了激光切割工艺参数对缝壁表面粗糙度、缝壁表面残留物的影响规律 ,结果表明 :提高重复频率、功率密度、脉冲宽度以及降低扫描速度 ,均可改善切缝质量。导出了描述脉冲激光切割切缝表面粗糙度的公式 ,利用该公式可以较好地解释本文的实验结果。最后 ,提出了控制激光精密切割切缝缝壁质量的方法。

关键词：激光精密切割质量控制割缝不锈钢模板

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高压水射流割缝及其对煤体透气性的影响

煤炭学报 2011年第12期36卷 2058-2063页

作者：沈春明林柏泉吴海进煤炭资源与安全开采国家重点实验室江苏徐州221008 中国矿业大学安全工程学院江苏徐州221008

基于高压水射流割缝卸压增透技术,对割缝后瓦斯抽采和煤体透气性的变化进行了研究;分析了地应力和瓦斯压力对煤体透气性的影响;根据现场实际割缝工艺建立模型,采用FLAC软件模拟计算了割缝煤体卸压影响范围的变化特性;采用相似物理模拟... 详细信息

基于高压水射流割缝卸压增透技术,对割缝后瓦斯抽采和煤体透气性的变化进行了研究;分析了地应力和瓦斯压力对煤体透气性的影响;根据现场实际割缝工艺建立模型,采用FLAC软件模拟计算了割缝煤体卸压影响范围的变化特性;采用相似物理模拟实验的方法建立相似模型,测定煤体在割缝卸压变化过程中透气性的变化规律;并进行了现场试验验证与应用。研究表明:高压水射流割缝后煤体周围会产生卸压,煤体透气性随割缝卸压影响而增大;现场试验结果显示,割缝后煤体透气性增大至原来的113倍,抽采有效影响半径扩大1倍。

关键词：高压水射流割缝透气性卸压

近距离煤层群水射流割缝卸压石门快速揭煤技术分析

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重庆大学学报（自然科学版） 2014年第3期37卷 95-100页

作者：卢义玉黄辰贾亚杰尤祎汤积仁重庆大学煤矿灾害动力学与控制国家重点实验室重庆400044 重庆大学复杂煤气层瓦斯抽采国家地方联合工程实验室重庆400044

针对西南地区高瓦斯近距离突出煤层群层间距小于7m时,石门揭煤工作面前方多层煤层需统一消突管理,常规超前钻孔工程量大,严重制约了煤矿安全生产和采掘工作面接替等问题,提出采用穿层钻孔水射流割缝防突技术,一次性对石门工作面前方煤... 详细信息

针对西南地区高瓦斯近距离突出煤层群层间距小于7m时,石门揭煤工作面前方多层煤层需统一消突管理,常规超前钻孔工程量大,严重制约了煤矿安全生产和采掘工作面接替等问题,提出采用穿层钻孔水射流割缝防突技术,一次性对石门工作面前方煤层群统一卸压增透,快速安全揭煤的思路。以贵州雷公山煤矿为例,采用FLAC3D模拟了不同缝槽布置方式以及缝槽间距对煤层群卸压效果的影响。研究表明:多煤层煤孔中部均布置一个缝槽,同一煤层内缝槽间距为4m,可使石门揭煤工作面前方控制范围内煤体整体卸压。现场应用证明:采用水射流割缝技术,预抽达标时间缩短约39d,钻孔工程量减少610m,钻孔数量减少30个,可实现快速安全揭煤。

关键词：水射流割缝卸压近距离煤层群石门揭煤

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高压水射流割缝钻孔抽采影响半径研究

采矿与安全工程学报 2014年第4期31卷 657-664页

作者：葛兆龙梅绪东贾亚杰卢义玉夏彬伟重庆大学煤矿灾害动力学与控制国家重点实验室复杂煤气层瓦斯抽采国家地方联合工程实验室重庆400030 中国广东核电集团有限公司中广核燃料有限公司北京100029

钻孔抽采影响半径是确定钻孔布置的基础参数,但关于高压水射流割缝缝槽形态及缝槽形态与钻孔抽采影响半径的影响关系目前尚无系统研究。根据缝槽形态实验结果将缝槽形态简化为圆盘,基于淹没射流结构理论分析缝槽圆盘尺寸,采用COMSOL软... 详细信息

钻孔抽采影响半径是确定钻孔布置的基础参数,但关于高压水射流割缝缝槽形态及缝槽形态与钻孔抽采影响半径的影响关系目前尚无系统研究。根据缝槽形态实验结果将缝槽形态简化为圆盘,基于淹没射流结构理论分析缝槽圆盘尺寸,采用COMSOL软件研究不同条件煤层的割缝钻孔抽采影响半径,并进行现场测试试验。结果表明:割缝钻孔抽采影响半径与缝槽圆盘、渗透率、抽采时间、瓦斯压力等因素均呈幂函数关系,因素影响显著程度依次为渗透率、抽采时间、瓦斯压力、缝槽圆盘;高压水射流割缝缝槽体积与理论分析确定的缝槽圆盘体积的相对差值为8.33%,在抽采时间130 d时的实测钻孔抽采影响半径与数值模拟的相对差值为6.20%。

关键词：高压水射流割缝钻孔抽采影响半径数值模拟