液态CO₂相变爆破技术布孔参数优化研究

赵丹¹，吴禹默¹，贾进章^2,3,4，佟兴东⁵

1. 广东海洋大学寸金学院2. 辽宁工程技术大学安全科学与工程研究院3. 辽宁工程技术大学安全科学与工程学院4. 矿山热动力灾害与防治教育部重点实验室5. 凌钢股份北票保国铁矿有限公司

摘 要：瓦斯抽采是防止瓦斯灾害最常用的技术手段之一,为了解决高瓦斯低渗透煤层抽采难、抽采效果不好的技术难题。采用液态CO₂相变爆破增透技术,通过理论分析、数值模拟计算、工业试验,研究了液态CO₂相变爆破增透技术致裂区裂纹扩展延伸规律,采用ANSYS/LS-DYNA数值模拟软件模拟分析了单孔爆破有效影响半径范围,研究了钻孔间距、致裂器间距及致裂器布置方式对致裂效果的影响,将模拟得到的抽采参数在三元煤矿1312采区进行瓦斯抽采试验,对比爆破前后的瓦斯涌出量及煤层透气性系数。研究结果表明:爆破后钻孔瓦斯涌出量衰减强度降低了77.3%,煤层透气性提高为原来的45倍。液态CO₂爆破钻孔布置参数优化后,可使煤层增透效果更佳,从而提高瓦斯的抽采效率,在高瓦斯低渗透煤层卸压增透方面起到了积极作用。

关键词：煤层透气性;液态CO₂相变爆破;爆破半径;数值模拟;