基于有限元强度折减法的地面钻井安全性判识方法研究

发布时间：2019-10-12 10:49

【摘要】：地面瓦斯抽采技术是近年来兴起的治理矿井瓦斯超限的一种有效的手段，但是由于地面瓦斯抽采井要经历煤层在回采过程中上覆岩层的剧烈的移动变形，其受力形式是比较复杂的。正因为如此地面瓦斯抽采井的安全性评估成为一直困扰着人们的难题。本文将岩土工程中广泛使用的有限元强度折减法应用到地面钻井安全性的评估中，，对地面钻井进行了以下几个方面的研究： （1）通过数值模拟煤层开挖过程得出岩层界面处是位移和应力比较集中的地方，尤其是关键层与下部岩层交界处是钻井破坏的高危位置； （2）建立不同直径和不同壁厚的地面钻井套管的三维模型，通过对煤层开采的模拟得到拉伸应力和剪切应力在地面钻井套管横截面上的分布规律，并得到了地面钻井套管最大拉伸和剪切应力随直径和壁厚的变化规律； （3）引入有限元极限分析思想，通过对套管抗拉强度和抗剪强度进行折减分别得到地面钻井套管的抗拉和抗剪安全系数，并且通过套管塑性区随折减系数的变化情况得到了地面钻井套管抗拉和抗剪的破坏形式和破坏过程； （4）通过数值模拟计算安全系数的方法得到晋城煤业集团某煤矿4308工作面的抗拉和抗剪安全系数，并对安全系数和岩层位移监测数据进行了比较，通过对比较结果的分析证明了用安全系数来评估地面钻井的安全性是可行的。
【图文】：

临着剪短或者拉断的危险。鉴于上述情况，我们开采的各个阶段都不被破坏。表 1.1 各类钻井作用明细表Tab1.1 The schedule of wells’ effect作 用采区回采前煤层气的开采利用回采工作面对煤岩体扰动提高其透气性的特点来增缓解通风压力解决回采工作面推过后采空区瓦斯，以降低采空区瓦斯出的量，解决回采工作面瓦斯超限的难题

分析可以准确的模拟材料的屈服、析在求解中使用了三种计算方法[1为六面体单元，作用力全部集中在时间的一阶导数采用有限差分来近通过阻尼使系统运动衰减至平衡状差分近似用混合离散法，将区域分散为六面面体角点为角点的常应变四面体的四面体上进行计算。六面体上的应这样避免了六面体单元的位移剪切以充分适应各种本构的要求。面体，节点编号 1-4，面编号 n 表加速度为iv 由高斯公式得 ：
【学位授予单位】：重庆交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TD712.6

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本文编号：2548026