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作者
郝明张勃阳
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单位
国能榆林能源有限责任公司中国矿业大学矿业工程学院 河南理工大学土木工程学院 河南理工大学能源科学与工程学院
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摘要
静态致裂技术在煤矿开采中应用日益普遍,但不同的致裂参数对岩体致裂效果影响较大。为了设置合理的静态致裂参数,确保工作面顺利通过断层坚硬岩体,以郭家湾煤矿51106综采工作面过小断层为例,首先,通过力学理论分析静态破碎剂致裂机理;其次,采用数值模拟方法定性定量分析不同致裂孔的布置方式、直径、孔距与孔径比,以及不同岩体边界条件对粉砂岩破碎效果的影响。结果表明:岩体在静态致裂过程中以拉伸破坏为主,中间夹杂少量剪切破坏;当致裂岩体顶面以及两侧均为自由面时,其3项致裂效果指标均最高,静态致裂效果最好;在致裂孔钻孔成本和施工难度随直径变化不大的情况下,随着致裂孔直径增大,单位面积岩体的相邻致裂孔贯通率、开裂率和损伤率均逐渐增大,且增大越来越快;从性价比和岩体致裂开采考虑,最合理的致裂孔孔距与孔径比为6~7。
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关键词
静态致裂技术断层数值模拟参数优化致裂效果指标
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基金项目(Foundation)
国家自然科学基金资助项目(51108207);冻土工程国家重点实验室开放基金资助项目(SKLFSE201514);中国博士后基金资助项目(2015M581403);
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文章目录
0 引言
1 静态破碎剂致裂机理分析
2 过断层静态致裂技术参数优化
2.1 工程概况
2.2 数值模拟方案设计
2.2.1 数值模拟模型建立
2.2.2 数值模拟方案设计
2.2.3 生产成本与致裂效果分析
2.3 数值模拟结果分析
2.3.1 岩体静态致裂过程分析
2.3.2 不同应力边界条件对岩体致裂效果影响
2.3.3 不同致裂孔布置方式对岩体致裂效果影响
2.3.4 不同致裂孔直径对岩体致裂效果影响
2.3.5 不同致裂孔孔距与孔径比对岩体致裂效果影响
3 工程应用效果分析
3.1 静态致裂方案设计
3.2 静态致裂效果
4 结论
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引用格式
郝明,张勃阳.工作面过断层静态致裂技术参数优化研究[J].河南理工大学学报(自然科学版),2022,41(06):16-23.DOI:10.16186/j.cnki.1673-9787.2021070017.
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