螺旋式切煤诱喷增透防突技术研究及应用

基于螺旋破煤机理和诱喷增透防突技术,运用ANSYS软件建立喷孔孔洞有限元模型,模拟了喷孔后孔洞周围煤体应力分布及位移变化规律,并在川煤集团杉木树矿进行了工业性试验。数值模拟结果表明:诱喷后形成卸压空间,煤体应力重新分布,出现应力三区:卸压区、应力集中区及原始应力区,卸压占主导地位。同水平煤层总位移变化均衡,孔洞上部卸压效果优于下部。经现场试验及应用,切煤诱喷后,煤体暴露面积及扰动体积有了大幅度地提高,诱喷孔平均瓦斯抽采浓度是普通孔的2.33倍,瓦斯抽采效率得到改善。     

掘进爆破对巷道围岩影响的研究探讨

采用FLAC3D的非线性动力分析功能,对单孔爆破进行了数值模拟研究,以岩石破裂的临界震动速度为判据,分析确定了爆破对岩体的损伤范围.利用现场试验,研究了爆破孔周围岩石的抗压、抗拉强度的变化.研究表明:数值模拟确定的裂隙圈半径大小与试验得到的围岩力学性质劣化区大小基本吻合.参照井下岩巷常用的光面爆破炮眼布置图,掏槽孔和辅助孔爆破对成型巷道的围岩不产生损伤,周边孔爆破对15cm范围内的围岩造成损伤,使其抗压强度约下降9%,抗拉强度约下降20%.本研究对于井下巷道围岩控制和预留安全岩柱厚度的确定具有重要意义.     

瓦斯爆炸过程中火焰传播规律的模拟研究

在模拟实验和数值计算的基础上 ,研究了瓦斯爆炸过程中火焰传播规律及其加速机理 .研究结果表明 ,障碍物对瓦斯爆炸过程中火焰传播规律有重要影响 .障碍物的存在将使瓦斯爆炸过程中火焰的传播速度迅速提高 .瓦斯爆炸时 ,火焰阵面附近温度较高 ,阵面前附近区域温度梯度变化较大 ,阵面后区域的温度变化较小 .障碍物附近温度很快上升到最大值 ,然后由于化学反应结束及管道壁吸热 ,温度开始下降 .在火焰传播通道上设置的障碍物对气相火焰具有加速作用 ,加速作用的机理主要是由于障碍物诱导的湍流区对燃烧过程的正反馈造成的     

煤巷卸压带对煤和瓦斯突出的作用机理

应用岩石力学、弹塑性力学等有关知识，探讨了煤巷卸压区对煤和瓦斯突出发生的作用机理，建立了煤层界面的应力分布状态方程以及煤巷卸压带和地应力、瓦斯压力、煤强度之间的关系式，分析了煤苍卸压区中煤体稳定性的条件，表明：煤和瓦斯突出与工作面前方卸压区的大小有关，突出危险性预测就是检测卸压区的大小，现行防突措施的有效性取决于采取措施后卸压区的长度是否足以防止突出的发生。     

深孔控制卸压爆破及其防突作用机理的实验研究

本文应用相似理论，爆破力学，岩体力学等知识，探讨了深孔控制卸压爆破及其防突作用机理，并进行了实验室的模拟试验：得出了爆破后煤体周围应力分布状态及其孔洞分布形式，研究工作表明：深孔控制卸压爆破能够防止煤和瓦斯突出的主要原因在于采取措施后能够形成较大范围的卸压区，卸压区的形成是防突措施有效性的必要条件。     

含瓦斯煤体变形规律的实验研究

瓦斯是煤和瓦斯突出的主要能源,研究瓦斯对煤体的作用具有理论和实践意义。实验表明,当煤体吸附瓦斯后发生膨胀变形,其变形规律基本上服从朗格缪尔方程。当解吸瓦斯后,煤体发生收缩变形,基本上服从指数方程。变形值的大小与煤的变质程度、强度和孔隙性质有关。变形值可以作为预测煤体突出危险性的一项指标,并可用于预测抽放瓦斯措施的效果。     

钻孔的流体密封机理及其影响因素分析

以流体力学、密封材料学和渗流力学等为基础，探讨了钻孔密封段的密封机理，得出了密封介质泄漏量的理论计算公式及其影响因素，并论述了密封圈的材料选择原则。在此基础上，设计加工了可变形弹性密封圈，并和普通胶圈进行了对比实验。结果表明，可变形弹性密封圈有利于提高钻孔的密封性，是一种较为理想的密封胶圈。     

基于空气环境下的高压击穿电热致裂煤体实验研究

利用搭建的高压击穿电热致裂煤体试验系统,以贵州林华煤矿的无烟煤为研究对象,研究了在空气环境下高压击穿电热致裂煤体的可行性,并对高压击穿电热致裂煤体的宏观和微观特征进行了研究。实验结果表明,在针-针电极下,空气介质的击穿场强为18.0~18.3 k V/cm,煤体的击穿场强为0.3~0.8 k V/cm,无烟煤的击穿场强小于空气的击穿场强。在相同条件下,各个煤样的击穿电压和破坏特征均不相同,击穿电压在20~41 k V,煤样主要有3种破坏类型。高压击穿电热致裂煤体过程中,等离子体通道位置的煤样呈现出烧灼状态,形成了大量裂隙和孔隙。同时,等离子通道周围煤体在高温条件下发生氧化反应,形成了新的氧化产物。     

管道分叉对瓦斯爆炸火焰传播速度影响的研究

在实验的基础上，研究了管道分叉对瓦斯爆炸过程中火焰传播规律的重要影响。管道分叉时，产生附加湍流，使瓦斯爆炸过程中火焰的传播速度迅速提高。研究结果对指导现场如何防治瓦斯爆炸，减轻瓦斯爆炸的威力具有重要作用。     

用于安全切割的磨料水射流喷嘴设计理论和方法

介绍了磨料水射流在危险环境下可以安全地切割工件或危险品，有效地避免爆炸发生.在磨料水射流系统中，切割喷嘴是关键部件之一，而喷嘴的几何参数设计直接影响切割性能.喷嘴设计的主要任务就是要使从喷嘴喷出的磨料粒子得到充分加速，以便接近水射流的速度.研究表明，当喷嘴的圆柱段长度是喷嘴出口直径的2.5~3.0倍时，粒子的速度能达到水射流速度的95%.在切割时喷嘴不能紧靠工件，要保持一定靶距，不同情况下存在最佳靶距.