煤岩爆破致裂数值模拟及效果分析研究

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针对提高煤岩的瓦斯抽放效率问题,本文研究了煤岩的深孔预裂爆破致裂技术。根据目前关于煤岩爆破致裂研究的不足之处,在煤岩瓦斯赋存理论和煤岩爆破致裂机理的基础上,利用有限元分析软件ANSYS/LS_DYNA,以重庆某地区煤岩为研究对象,建立了多个数值模型,展开了煤岩爆破致裂数值模拟及效果分析研究。主要研究成果如下:  (1)针对目前的煤岩爆破致裂模拟难以正确反映出爆破作用下岩裂隙扩展特征的问题,确定了适用于爆破致裂数值模拟的建模方法、边界条件以及裂隙的模拟方法,得到了与理论分析和实际情况相符合的结果。  (2)研究了这两种因素对爆破致裂效果的影响,确定了适合所研究的煤岩的最佳不耦合装药系数与药卷半径。  (3)对爆破作用下应力波在不同模型中的传播状态进行了研究,得到了煤岩中爆炸应力波的传播规律。分析了控制孔以及邻近爆破孔对爆炸应力波以及爆破致裂效果的影响,并通过理论公式的计算进行了对比验证。  (4)针对目前不能利用其他软件对LS_DYNA计算生成的裂隙模型继续进行渗透模拟的缺陷,提出了一种通过编写ANSYS参数化设计语言,将LS_DYNA结果文件中的裂隙模型导入ANSYS的方法。
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