液态CO_2相变致裂的TNT当量研究

为确定液态CO2相变致裂爆破影响半径,进而确定合理的装药量和布孔参数,需要研究液态CO2相变致裂的TNT当量。通过分析液态CO2相变致裂原理,选取压缩气体与水蒸气容器爆破模型进行TNT当量计算,然后利用动力分析软件ANSYS_LS-DYNA3D模拟TNT在混凝土试块中的爆炸,分析应力分布情况,并将所得结果与液态CO2相变致裂试验结果对比。研究结果表明:液态CO2相变致裂设备中,F57L型储液管和SD390型定压泄能片单次致裂产生的能量与277 g TNT所具有的能量相当;液态CO2相变致裂试验的破碎分形维数D为2.83,TNT数值模拟的破碎分形维数D为2.41,相对误差约为14.84%,满足工程应用的需要。

液态CO_2相变致裂强化瓦斯预抽试验研究

针对单一低透气性煤层瓦斯含量高、预抽效果不理想的情况,采用液态CO2相变致裂技术,在穿层钻孔中利用瞬间产生的高压CO2气体冲击煤体,产生大量裂隙并促使裂隙发育、扩展,以达到提高煤层透气性的目的。在河南焦煤能源有限公司九里山16051底抽巷进行的试验表明:液态CO2相变致裂技术可有效提高瓦斯抽采效果,试验后平均抽采流量0.057 m3/min,是试验前平均流量的4.3倍,是相同抽采时间内水力冲孔措施平均抽采流量的2.3倍;抽采体积分数也有所提升;在试验考察期内流量衰减系数降低到0.046 d-1,增透效果显著。

单一低透气性煤层水射流扩孔增透技术与效果分析

针对九里山煤矿煤层透气性差、区域预抽不能有效消突的问题，采用穿层钻孔水射流扩孔技术进行强化增透，并考察了水射流扩孔技术的强化抽采效果，结果表明：在16051机巷底抽巷通过水射流扩孔可有效消除激发突出的动力，增加钻孔周围煤体的透气性；单孔冲出1～2t煤后，钻孔等效直径增大为原来的2．0—2．6倍，瓦斯抽采流量、浓度得到提升，平均单孔瓦斯流量是未采取增透措施钻孔的5倍，流量衰减系数由0．0733d。降低到0．039d～，表现出良好的预抽效果，为煤巷的安全、快速掘进创造了条件。