液態(tài)二氧化碳相變致裂增透機(jī)理研究.pdf

1、液態(tài)二氧化碳相變致裂增透技術(shù)作為一種新型的強(qiáng)化抽采瓦斯技術(shù)，在其致裂機(jī)理、合理布孔參數(shù)等方面研究不足。本文采用理論分析、數(shù)值模擬和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)的手段，在現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)液態(tài)二氧化碳相變致裂的基礎(chǔ)上，分析了液態(tài)二氧化碳相變致裂增透的效果；通過選擇合理計(jì)算方法，計(jì)算得出了液態(tài)二氧化碳相變致裂的當(dāng)量，通過致裂試驗(yàn)驗(yàn)證與數(shù)值模擬結(jié)果的一致性，采用數(shù)值模擬的方法研究了煤層瓦斯壓力對(duì)致裂效果的影響，分析了致裂產(chǎn)生的高能二氧化碳?xì)怏w和瓦斯氣體作用下的裂紋擴(kuò)展及破

2、壞準(zhǔn)則，總結(jié)了液態(tài)二氧化碳相變致裂增透的機(jī)理。
　　首先，在總結(jié)國內(nèi)外研究成果的基礎(chǔ)上，介紹了液態(tài)二氧化碳相變致裂新技術(shù)，通過在河南焦煤能源有限公司九里山礦的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，分析了該致裂增透技術(shù)的效果和在煤礦應(yīng)用范圍，對(duì)比了液態(tài)二氧化碳相變致裂技術(shù)與高壓水射流擴(kuò)孔技術(shù)的增透效果，得出了經(jīng)液態(tài)二氧化碳相變致裂的鉆孔瓦斯抽采量與高壓水射流擴(kuò)孔的鉆孔瓦斯抽采量相比提高1.44~5.2倍，證明了液態(tài)二氧化碳相變致裂技術(shù)強(qiáng)化預(yù)抽煤層瓦斯的優(yōu)越性，

3、具有很高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。
　　其次，利用有限元分析軟件ANSYS_LS-DYNA3D對(duì)致裂當(dāng)量和在煤體中致裂時(shí)的應(yīng)力場(chǎng)進(jìn)行數(shù)值模擬。以斷裂力學(xué)理論為基礎(chǔ)，建立了含瓦斯壓力條件下煤的體致裂作用計(jì)算模型；分析了致裂時(shí)煤體中應(yīng)力場(chǎng)的分布規(guī)律，通過分析致裂產(chǎn)生的高能二氧化碳?xì)怏w和瓦斯氣體作用下煤體內(nèi)的應(yīng)力場(chǎng)及裂紋擴(kuò)展情況，提出了液態(tài)二氧化碳相變致裂增透的機(jī)理。
　　最后，在巖石爆破理論的基礎(chǔ)上，分析了致裂產(chǎn)生的高能二氧化碳?xì)怏w和瓦斯氣體