松软煤层底板爆破致裂增透模拟试验研究及应用

TD713; 针对松软煤层爆破增透钻孔施工困难,爆破增透产生的裂隙不发育且易于重新压实的问题,提出在底板岩层开展爆破作业,达到松软煤层增透进而增加瓦斯有效抽采时间的目的.为了监测跨界面应力波传播规律及煤层损伤状况,在实验室构建了物理模型并开展了煤层底板爆破相似模拟试验.同时使用数值模拟的研究方法对煤层底板爆破过程中煤、岩体内部的损伤及裂隙的演化过程进行补充.结果表明:松软煤层底板爆破裂纹沿爆破孔向四周岩体扩展,爆破孔位置和底板煤岩交界面以及煤层内部的破坏较为严重,产生跨界面损伤裂纹.爆炸应力波从松软煤层底板岩层传播到松软煤层时,岩体和松软煤体的交界面产生透射压缩应力波和反射拉伸应力波,透射波作...

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Published in煤炭科学技术 Vol. 52; no. 6; pp. 102 - 110
Main Authors 高魁, 王秘, 乔国栋, 田宇, 傅师贵, 王有为
Format Journal Article
LanguageChinese
Published 安徽理工大学安全科学与工程学院,安徽淮南 232001 2024
深部煤炭安全开采与环境保护全国重点实验室,安徽淮南 232000%安徽理工大学安全科学与工程学院,安徽淮南 232001
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ISSN0253-2336
DOI10.12438/cst.2023-0914

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Summary:TD713; 针对松软煤层爆破增透钻孔施工困难,爆破增透产生的裂隙不发育且易于重新压实的问题,提出在底板岩层开展爆破作业,达到松软煤层增透进而增加瓦斯有效抽采时间的目的.为了监测跨界面应力波传播规律及煤层损伤状况,在实验室构建了物理模型并开展了煤层底板爆破相似模拟试验.同时使用数值模拟的研究方法对煤层底板爆破过程中煤、岩体内部的损伤及裂隙的演化过程进行补充.结果表明:松软煤层底板爆破裂纹沿爆破孔向四周岩体扩展,爆破孔位置和底板煤岩交界面以及煤层内部的破坏较为严重,产生跨界面损伤裂纹.爆炸应力波从松软煤层底板岩层传播到松软煤层时,岩体和松软煤体的交界面产生透射压缩应力波和反射拉伸应力波,透射波作用于松软煤体,使煤层裂隙增加;反射波反作用于岩体,在煤岩交界面形成交叉裂纹,使底板岩层裂隙和松软煤层裂隙贯通,有利于松软煤层的瓦斯垂向运移流动和卸压瓦斯抽采.潘一东煤矿现场应用表明,煤层底板爆破增透后瓦斯抽采纯量及其浓度快速上升,抽采纯量从 0.06 m3/min提高到 1.46 m3/min,增加了 23.33倍;瓦斯浓度从爆破前的 10.46%上升到 45.50%左右,增加了 3.34倍,并且长时间维持在较高水平.研究成果可为深部松软煤层瓦斯高效抽采提供理论基础和技术支持.
ISSN:0253-2336
DOI:10.12438/cst.2023-0914