高速振荡脉冲射流提高低透气性煤层透气性的动力效应研究

我国煤层透气性差，特别是在西南地区，93.4％的煤矿可采煤层都是具有煤与瓦斯突出危险的低透气性松软煤层，在实施"先抽后采"过程中，如何在高瓦斯、低透气性煤层钻进瓦斯抽放孔时，防止塌孔、喷孔、卡钻，以增大钻孔深度和扩大瓦斯排放范围以提高瓦斯抽采率，是我国煤矿安全与生产的关键问题。针对高瓦斯低透气性煤层的瓦斯抽采难题，本项目拟对高速振荡脉冲射流在低透气性煤层的动力效应及其诱发煤体应力场、裂隙场和渗流场的动态演化以提高煤层透气性的物理力学机制开展研究，建立振荡脉冲作用下瓦斯的扩散-渗流方程和多场耦合作用下的含瓦斯煤体动态损伤本构模型；在实验室研制高速振荡脉冲射流辅助钻孔、切缝的射流装置，确定水力压力、脉冲频率、切槽深度及宽度等与低透气性煤层透气性系数之间的相互关系，为有效的应用高速振荡脉冲射流辅助钻孔、切缝抽采瓦斯技术，提高低透气性煤层瓦斯抽采率，控制瓦斯灾害提供理论基础。