水力挤出消突机理幻灯片.ppt
河南理工大学2004年12月,河南理工大学2004年12月,水力挤出措施快速消突机理研究,水力挤出措施快速消突机理研究,王兆丰博导、研究员河南理工大学瓦斯地质研究所所长中国煤炭学会瓦斯地质专业委员会副主任委员，河南省劳动保护科学技术协会副事长,电话13939103988,报告内容我国煤矿消突措施现状水力挤出消突措施水力挤出快速消突机理水力挤出措施适用条件,一、我国煤矿消突措施现状,一、我国煤矿消突措施现状,我国瓦斯突出严重突出矿井接近300个（国有矿107个）突出次数近20000次2002年有50个煤矿突出183次，掘进突出93次，回采突出74次；2002年发生重大突出事故26起，特大突出事故12起，特别重大突出事故1起，死亡270人，占煤矿瓦斯灾害死亡人数15.85。,一、我国煤矿消突措施现状,一、我国煤矿消突措施现状,我国煤矿采用的主要防突措施瓦斯预抽保护层开采排放钻孔煤体固化水力化措施,一、我国煤矿消突措施现状,一、我国煤矿消突措施现状,一、我国煤矿消突措施现状,一、我国煤矿消突措施现状,一、我国煤矿消突措施现状,一、我国煤矿消突措施现状,,,,,,,,,,,下解放层开采,上解放层开采,解放层,被解放层,解放层,被解放层,,,,,一、我国煤矿消突措施现状,一、我国煤矿消突措施现状,原理封堵瓦斯，阻止吸附瓦斯游离化，降低瓦斯潜能；提高煤体强度。材料脲醛胶效果煤体强度提高2－3倍，石门揭煤时间缩短至8－10天。,一、我国煤矿消突措施现状,一、我国煤矿消突措施现状,一、我国煤矿消突措施现状,一、我国煤矿消突措施现状,水力挤出钻孔布置,二、水力挤出消突措施,二、水力挤出消突措施,二、水力挤出消突措施,二、水力挤出消突措施,水力挤出设备,,二、水力挤出消突措施,二、水力挤出消突措施,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,水力挤出前,水力挤出前,,二、水力挤出消突措施,二、水力挤出消突措施,⑴施工工程量小只施工3－5个直径42mm、深8－10m的钻孔⑵时间周期短整个过程只需要不到1小时的时间⑶消突成本降低⑷消突效果显著效检超标率低实现正规作业循环掘进速度提高幅度大,三、水力挤出快速消突机理,σy,掘进工作面前方煤体三向不对称受力状态,水力挤出前受力状态,,,,,,,,,,,,,水力挤出时受力状态,三、水力挤出快速消突机理,三、水力挤出快速消突机理,水力挤出措施后煤体的应力状态分析手段数值模拟技术平台ANSYS有限元分析软件步骤几何建模、定义单元类型和材料属性、网格划分、约束和载荷施加、求解、通用后处理等步骤。,三、水力挤出快速消突机理,基本假设煤体连续、均质、各向同性煤层属于线弹性体，遵循虎克定律煤和瓦斯、水的耦合作用可以忽略不计,三、水力挤出快速消突机理,几何建模高3m、宽4.2m、长12m的一段长方形煤体,三、水力挤出快速消突机理,网格单元划分采用空间六面体单元对模型分网，整个模型共划分为40839个单元，51836个节点。,三、水力挤出快速消突机理,求解和通用后处理垂直应力水平应力煤体位移弹性能量孔周围应力垂直、水平,三、水力挤出快速消突机理,三、水力挤出快速消突机理,,,机理之一卸压带加长，集中应力带前移，应力集中程度下降,三、水力挤出快速消突机理,三、水力挤出快速消突机理,三、水力挤出快速消突机理,模拟结果显示，水力挤出前煤体前方弹性潜能为（7.06～8.17）108NM，水力挤出后煤体前方弹性潜能降为（0.98～4.23）108NM，幅度降低接近50。减少的这部分弹性潜能主要消耗在一定范围内的前方煤体破裂、错动和向掘进工作面自由空间发生的位移上。,机理之二前方煤体弹性潜能大幅降低,,,三、水力挤出快速消突机理,机理之三煤体前方透气性增加、瓦斯充分释放,,,三、水力挤出快速消突机理,四、水力挤出适用条件,除了下述情况外，水力挤出消突措施均是适用的⒈地质构造影响地段；⒉煤层倾角大于25度的上山巷道。,,敬请大家批评指正,
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