空化聲震及溫度效應(yīng)促進(jìn)煤層瓦斯解吸的實驗研究.pdf

1、隨著煤礦開采深度不斷增加，含瓦斯煤層微孔隙、低滲透性、高吸附的賦存特征越來越明顯。煤層瓦斯的高吸附性使得在煤礦生產(chǎn)過程中事故頻發(fā)、瓦斯資源得不到有效的利用。根據(jù)高壓脈沖水射流在煤體中鉆孔割縫促進(jìn)瓦斯抽采的技術(shù)成果，結(jié)合空化過程中產(chǎn)生的空化聲震及溫度效應(yīng)，提出了利用空化聲震及溫度效應(yīng)強(qiáng)化煤層瓦斯解吸的新思路。
　　本文依托國家自然科學(xué)基金創(chuàng)新群體基金項目“高壓水射流破巖理論及其在地下工程中的應(yīng)用基礎(chǔ)研究（50621403）”，通過對

2、空化聲震及溫度效應(yīng)促進(jìn)煤層瓦斯解吸的理論進(jìn)行分析，得到空化聲震及溫度效應(yīng)促進(jìn)煤層瓦斯解吸的作用機(jī)理；通過對相關(guān)實驗參數(shù)的確定，設(shè)計并加工了空化聲震強(qiáng)化瓦斯解吸試驗臺；通過實驗研究，得到在空化聲震及溫度效應(yīng)作用下瓦斯解吸量與時間、泵壓圍壓與瓦斯解吸的規(guī)律。本文主要研究內(nèi)容和成果如下：
　?、偻ㄟ^對空化聲震及溫度效應(yīng)促進(jìn)瓦斯解吸的理論進(jìn)行分析，得出：空化聲震產(chǎn)生的脈沖振動即相當(dāng)于不同的應(yīng)力場作用于煤體，煤體所受應(yīng)力改變使得煤體內(nèi)瓦斯壓

3、力發(fā)生改變，瓦斯壓力的改變使得瓦斯容易從煤體中解吸出來；空化過程中產(chǎn)生的溫度效應(yīng)使得瓦斯分子獲得脫附所需要的能量，空化過程中產(chǎn)生的溫度越高，獲得的能量越多，瓦斯從煤體中脫附解吸出來就更容易；
　?、诜治隽丝栈肼曉诿后w中的能量傳播過程，得到空化噪聲在煤體中傳播的能量方程；考慮煤體對聲能量的吸收以及煤體的熱傳導(dǎo)系數(shù)，得出聲波在煤體中傳播時，煤體溫度變化方程；
　?、墼O(shè)計出用于空化聲震及溫度效應(yīng)促進(jìn)瓦斯解吸的試驗臺；通過泵壓與空

4、化云長度的關(guān)系，設(shè)計出空化腔的高度；采用最大主應(yīng)力理論建立強(qiáng)度條件，設(shè)計出空化腔的壁厚；
　?、芸栈曊鸺皽囟刃?yīng)作用下煤體瓦斯解吸實驗結(jié)果表明：空化聲震及溫度效應(yīng)能夠促進(jìn)煤體瓦斯的解吸；不同空化數(shù)條件下瓦斯解吸量和解吸時間不同，存在最佳的空化數(shù)使得瓦斯解吸量達(dá)到最大，解吸時間最短；當(dāng)空化數(shù)0.0200時，解吸量增加了39.6％，解吸時間縮短了16.7%；泵壓與瓦斯解吸量之間滿足二次關(guān)系曲線，存在最佳泵壓使得瓦斯解吸量達(dá)到最大，解