阐释爆炸煤体爆破作用机理及试验

论文导读：利用爆破技术提升瓦斯抽放率具有重要科学作用和实用价值，为煤体爆破作用机理深层次的探讨提供了论述和试验基础。关键词：爆炸力学论文含瓦斯煤体论文爆破机理论文爆炸应力波论文爆生气体论文损伤模型论文本论文由www.7ctime.com,需要论文可以联系人员哦。
摘要：利用爆破技术在煤体中产生相互贯通的裂隙，以提升瓦斯的抽放率，缩短抽放时间，是煤矿防治瓦斯事故的重要措施。本论文利用论述浅析、试验探讨和数值模拟探讨等策略对煤体爆破作用机理进行探讨，对提升煤层瓦斯抽放率和防止瓦斯突出具有重要的科学作用和广泛的运用前景。在对煤体物理力学性质和工程性质调研浅析的基础上，参照国家围岩分类策略,以煤体可爆性和巷道稳定为工作指标将煤体划分为五类，即特硬煤、坚硬煤、硬煤、中硬煤和软煤，并设计相似模拟试验确定了煤体的模拟材料及配比。以论述上浅析了煤体中爆炸应力波、爆生气体与瓦斯气体的作用机理，将煤体爆破损伤断裂历程分为爆炸应力波作用的初始阶段和爆生气体与瓦斯气体作用的后期阶段，计算了爆炸应力波作用形成初始宏观裂纹尖端的应力强度因子，并确定了爆炸应力波和爆生气体与瓦斯气体两种载荷作用下不同阶段裂纹的扩展规律以及断裂准则。瓦斯气体的有着在一定程度上能够增大应力波峰值并延长应力波的作用时间，有利于裂纹的形成与扩展。在Taylor策略的基础上，由煤体初始密度和损伤密度定义爆破损伤变量，确定损伤演化方程，根据有效应力原理确定含瓦斯煤体动态本构方程，建立了含瓦斯煤体爆破损伤模型。设计了模拟煤体爆破作用试验，对试块中爆炸应力波、超声速、表面宏观裂纹、爆破漏斗几何尺寸和块度进行测量统计浅析，利用试验结果和试块爆破效果探讨浅析了煤体中爆炸应力波传播与衰减规律，爆破损伤规律与机理、爆生气体与瓦斯气体在煤体爆破历程中的作用、爆破漏斗特性和煤体爆破作用机理，试验结果验证了论述浅析的正确性与合理性。最后，运用DYNA软件建立含瓦斯煤体爆破计算模型，对含瓦斯煤体中爆炸应力场进行数值模拟计算，计算结果与试验结果和论述浅析结果具有较好的一致性。论文的探讨成果对利用爆破技术提升瓦斯抽放率具有重要科学作用和实用价值，为煤体爆破作用机理深层次的探讨提供了论述和试验基础。关键词：爆炸力学论文含瓦斯煤体论文爆破机理论文爆炸应力波论文爆生气体论文损伤模型论文
本论文由www.7ctime.com,需要论文可以联系人员哦。致谢4-5
摘要5-6
Abstract6-12
1 引言12-30

1.1 课题的提出及探讨作用12-13

1.2 国内外探讨近况13-27

1.2.1 岩石爆破作用机理的探讨13-23

1.2.2 煤体爆破作用机理的探讨23-27

1.3 本论文的主要探讨内容及技术路线27-30

1.3.1 主要探讨内容27-28

1.3.2 技术路线28-30

2 煤体工程分类与煤体相似材料模拟试验30-41

2.1 煤体的工程性质30-33

2.2 煤体工程分类33-35

2.3 煤体模拟材料选择及配比试验35-40

2.3.1 试验案例35

2.3.2 模拟材料的选择35-36

2.3.3 试验仪器设备36

2.3.4 模拟材料配比试验36-37

2.3.5 试验参数测试37-38

2.3.6 试验结果与浅析38-39

2.3.7 结论39-40

2.4 小结40-41

3 煤体中爆炸应力波作用机理探讨41-67

3.1 煤体爆破作用及特点41-44

3.

1.1 煤体中的爆破作用41-42

3.

1.2 煤体爆破作用特点42-43

3.

1.3 煤体爆破损伤断裂历程43-44

3.2 煤体中的爆炸应力波44-52
3.

2.1 煤体中爆炸应力波作用特点46

3.

2.2 爆炸应力波在弹性介质中的传播规律46-49

3.

2.3 煤体中爆炸应力波参数计算49-52

3.3 爆炸应力波作用下煤体的破坏准则52-55

3.1 爆炸冲击波作用下粉碎区煤体破坏准则53

3.2 爆炸应力作用下爆破裂隙区煤体破坏准则53-55

3.3 爆炸作用远区的煤体爆破震动55

3.4 含瓦斯煤体爆破损伤模型55-65

3.4.1 基本假设56

3.4.2 爆破损伤变量56-59

3.4.3 煤体中的爆破损伤变量59-60

3.4.5 煤体中爆破损伤演化60-62

3.4.6 含瓦斯煤体有效应力62-65

3.4.7 含瓦斯煤体爆破损伤模型65

3.5 小结65-67

4 含瓦斯煤体中爆生气体作用机理探讨67-81

4.1 煤体中爆生气体作用67

4.2 爆生气体作用下煤体内的应力场及裂纹扩展6论文导读：1246.1计算模型108-1096.1.1不含瓦斯煤体爆破计算模型108-1096.1.2含瓦斯压力煤体爆破计算模型1096.2模型材料物理力学性能参数109-1106.3数值模拟计算边界条件110-1116.4数值模拟计算111-1156.4.1不含瓦斯煤体数值模拟计算历程111-1146.4.2含瓦斯煤体数值模拟计算历程114-1156.5数值模拟计算结果115-1206.5.1不含
7-69
4.

2.1 基本假设67

4.

2.2 爆生气体作用下煤体内的应力场67-68

4.

2.3 爆生气体作用下裂纹的扩展68-69

4.3 含瓦斯煤体中瓦斯气体的作用69-72
4.

3.1 瓦斯对煤体主要力学性质的影响69-71

4.

3.2 瓦斯压力对裂纹扩展的作用71-72

4.4 含瓦斯煤体中宏观裂纹尖端应力强度因子72-77

4.1 原岩应力作用下的应力强度因子73-74

4.2 爆生气体作用下的应力强度因子74-75

4.3 瓦斯压力作用下的应力强度因子75-76

4.4 有效应力强度因子76-77

4.5 爆生气体和瓦斯气体作用下的裂纹扩展及破坏准则77-80

4.5.1 爆生气体驱动压力作用下裂纹稳态扩展条件77-78

4.5.2 爆生气体驱动下的宏观裂纹扩展78

4.5.3 爆生气体与瓦斯气体压力作用下爆破中区的裂纹扩展78-80

4.6 小结80-81

5 煤体爆破作用模拟试验探讨81-108

5.1 煤体爆破试验案例81-82

5.2 试验材料与爆破器材82-84

5.

2.1 试块材料82

5.

2.2 试块制作82

5.

2.3 爆破器材82-83

5.

2.4 试验测试仪器83-84

5.3 煤体中爆炸应力波传播与衰减规律模拟试验84-90
5.

3.1 应变砖的制作与埋设84-85

5.

3.2 模拟煤体爆炸应力波测试结果85-89

5.

3.3 模拟煤体爆炸应力波测试结果浅析89-90

5.

3.4 模拟煤体爆炸应力波测试结论90

5.4 煤体爆破损伤模拟试验90-95
5.

4.1 模拟煤体爆破损伤测试策略91

5.

4.2 煤体爆破损伤模拟试验结果91-93

5.

4.3 模拟煤体爆破损伤试验结果浅析93-94

5.

4.4 煤体爆破损伤模拟试验结论94-95

5.5 模拟煤体中爆生气体与瓦斯气体作用试验探讨95-99

5.1 爆生气体和瓦斯气体作用试验结果95-98

5.2 爆生气体和瓦斯气体作用试验结果浅析98

5.3 爆生气体和瓦斯气体作用试验结论98-99

5.6 煤体在爆炸作用下的裂纹扩展及破坏效果试验99-106

5.6.1 煤体表面宏观裂纹的模拟实验99-102

5.6.2 模拟煤体爆破漏斗几何参数测量102-106

5.7 小结106-108

6 煤体中爆炸应力场数值模拟108-124

6.1 计算模型108-109

6.

1.1 不含瓦斯煤体爆破计算模型108-109

6.

1.2 含瓦斯压力煤体爆破计算模型109

6.2 模型材料物理力学性能参数109-110

6.3 数值模拟计算边界条件110-111

6.4 数值模拟计算111-115

6.

4.1 不含瓦斯煤体数值模拟计算历程111-114

6.

4.2 含瓦斯煤体数值模拟计算历程114-115

6.5 数值模拟计算结果115-120
6.

5.1 不含瓦斯煤体数值模拟计算结果115-117

6.

5.2 含瓦斯煤体数值模拟计算结果117-119

6.

5.3 数值模拟计算结果浅析119-120

6.6 数值模拟计算结果与试验结果比较120-122

6.1 爆炸应力波作用历程与峰值比较120-122

6.2 煤体中应力波的作用时间比较122

6.7 小结122-124

7 结论与展望124-126

7.1 结论124-125

7.2 革新点125

7.3 展望125-126

参考文献126-135
作者介绍135-138
学位论文数据集138-139
附录Ⅰ 实测爆炸应力形图139-142