张集矿8煤层顺层抽采钻孔合理封孔深度的研究
发布时间：2020-12-24 21:33
在我国煤矿开采过程中,瓦斯爆炸、煤与瓦斯突出是造成煤矿灾害的主要原因,瓦斯抽采被认为是解决此问题的主要方法。瓦斯抽采的的主要途径是钻孔抽采,封孔是钻孔抽采的一项重要技术,封孔的深度直接接影响抽采效果,如果封孔深度过短会导致巷道空气从钻孔周围裂隙带涌向钻孔,造成抽采浓度降低;如果封孔深度过长会导致封孔失效而无法抽采瓦斯,同时也造成材料浪费和封孔成本的增加,因此要确定合理的封孔深度。巷道掘进过程中,由于应力作用造成巷道周围的卸压区存在大量的裂隙,成为影响封孔深度的主要因素;钻孔的钻进以及瓦斯的抽采造成原有裂隙的进一步扩展和新生裂隙的形成,增大了封孔的难度。因此封孔深度的确定需要考虑卸压区的大小以及钻孔有效影响半径。首先现场采集8煤层的煤岩试样,在实验室测定其力学特性参数,为接下来的理论计算和数值模拟提供数据支撑。以张集矿8煤层为基础,建立考虑侧压系数的围岩弹塑性模型,通过FLAC 3D模拟以及钻屑量法,对巷道两帮的应力分布进行了研究,确定巷道卸压区以及应力集中区的范围;然后考虑煤体塑性变形、剪胀变形,建立了考虑孔隙度、渗透率变化和瓦斯解吸扩散过程的流固耦合模型,将其嵌入到Comsol Mu...
【文章来源】：安徽理工大学安徽省
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
巷道卸压漏风示意图
9图 3 椭圆裂纹受力模型Fig.3 Stress model of elliptical crack存在形式有两种，一种在煤岩裂隙中自由流裂隙中自由流动瓦斯会产生孔隙压力，另外裂隙会受到多种应力的作用（地应力、剪胀效理论可得煤岩体受到的有效应力为：pzσ ′ =σ- σ σ解为轴向应力1σ 以及径向应力3σ ，通过把裂上图所示，依据椭圆的短半轴和长半轴建
道向煤层打钻产生的应力波会使得钻孔周围形成纵横交错的斯断裂准则可知，在钻孔钻进的过程中，钻孔周围的裂隙受裂→扩展→塑性卸载→止裂四个过程。在煤层打钻期间，煤流一样，在一个周期内会产生加载和卸载两种形式，并且在的大小和方向都不一样，从而在钻孔周围会产生一个永久破身具有一定的弹性势能，造成有效应力以及钻动荷载产生的生振动破坏，即裂隙终端的剪应力超过最大抗拉强度发生裂裂纹[52]。施工完成时，作用在煤体上的垂直应力会传递到钻孔内壁应力集中现象，当产生的集中应力值大于煤岩自身的抗拉强形变、破裂等情况。由于应力集中现象不断向钻孔内部传递依次形成卸压区、弹性变形区以及原岩应力区[53]。由于集中围形成许多次生裂纹，随着原生裂隙和次生裂隙的贯通便形成裂隙圈的形成如下图 4 所示：
【参考文献】：
期刊论文
[1]特别重大瓦斯爆炸事故行为原因及预防策略研究[J]. 葛瑛,傅贵. 煤矿安全. 2018(10)
[2]我国煤炭资源安全现状分析及发展研究[J]. 赵开功,李彦平. 煤炭工程. 2018(10)
[3]基于围岩应力-裂隙特征的封孔深度优化研究[J]. 刘晓刚. 煤矿安全. 2018(05)
[4]基于动态流固耦合模型的瓦斯抽采半径及孔间距研究[J]. 许克南,王佰顺,刘青宏. 煤炭科学技术. 2018(05)
[5]非等压应力场上向长距离穿层瓦斯抽采钻孔密封长度研究[J]. 章光,吴金刚,杨龙杰. 岩石力学与工程学报. 2018(S1)
[6]岩石初始宏观变形模拟及微裂纹闭合应力确定方法[J]. 张超,曹文贵,徐赞,贺敏. 岩土力学. 2018(04)
[7]土城矿顺层抽采钻孔合理封孔深度研究[J]. 蒋泽照. 矿业安全与环保. 2018(01)
[8]基于D-P准则的煤层钻孔封孔深度分析[J]. 许克南,王佰顺,朱京京,郑明亮. 中国安全生产科学技术. 2017(12)
[9]深部开采松软煤层抽采钻孔变形特性研究[J]. 张学博,高建良. 中国安全生产科学技术. 2017(08)
[10]底抽巷穿层钻孔封孔深度与布孔间距优化研究[J]. 程志恒. 煤炭科学技术. 2017(02)
硕士论文
[1]基于FLAC3D的平顶山十矿底板采动破坏模拟与突水危险性评价[D]. 马亚芬.河南理工大学 2017
[2]高抽巷抽采条件下综采面采空区煤炭自燃防治技术研究[D]. 尹晓雷.安徽理工大学 2015
[3]张集煤矿6煤底板穿层钻孔预抽瓦斯技术研究[D]. 窦怡飞.安徽理工大学 2014
[4]急倾斜厚煤层瓦斯抽采技术研究与应用[D]. 陈鑫润.太原理工大学 2014
本文编号：2936347
【文章来源】：安徽理工大学安徽省
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
巷道卸压漏风示意图
9图 3 椭圆裂纹受力模型Fig.3 Stress model of elliptical crack存在形式有两种，一种在煤岩裂隙中自由流裂隙中自由流动瓦斯会产生孔隙压力，另外裂隙会受到多种应力的作用（地应力、剪胀效理论可得煤岩体受到的有效应力为：pzσ ′ =σ- σ σ解为轴向应力1σ 以及径向应力3σ ，通过把裂上图所示，依据椭圆的短半轴和长半轴建
道向煤层打钻产生的应力波会使得钻孔周围形成纵横交错的斯断裂准则可知，在钻孔钻进的过程中，钻孔周围的裂隙受裂→扩展→塑性卸载→止裂四个过程。在煤层打钻期间，煤流一样，在一个周期内会产生加载和卸载两种形式，并且在的大小和方向都不一样，从而在钻孔周围会产生一个永久破身具有一定的弹性势能，造成有效应力以及钻动荷载产生的生振动破坏，即裂隙终端的剪应力超过最大抗拉强度发生裂裂纹[52]。施工完成时，作用在煤体上的垂直应力会传递到钻孔内壁应力集中现象，当产生的集中应力值大于煤岩自身的抗拉强形变、破裂等情况。由于应力集中现象不断向钻孔内部传递依次形成卸压区、弹性变形区以及原岩应力区[53]。由于集中围形成许多次生裂纹，随着原生裂隙和次生裂隙的贯通便形成裂隙圈的形成如下图 4 所示：
【参考文献】：
期刊论文
[1]特别重大瓦斯爆炸事故行为原因及预防策略研究[J]. 葛瑛,傅贵. 煤矿安全. 2018(10)
[2]我国煤炭资源安全现状分析及发展研究[J]. 赵开功,李彦平. 煤炭工程. 2018(10)
[3]基于围岩应力-裂隙特征的封孔深度优化研究[J]. 刘晓刚. 煤矿安全. 2018(05)
[4]基于动态流固耦合模型的瓦斯抽采半径及孔间距研究[J]. 许克南,王佰顺,刘青宏. 煤炭科学技术. 2018(05)
[5]非等压应力场上向长距离穿层瓦斯抽采钻孔密封长度研究[J]. 章光,吴金刚,杨龙杰. 岩石力学与工程学报. 2018(S1)
[6]岩石初始宏观变形模拟及微裂纹闭合应力确定方法[J]. 张超,曹文贵,徐赞,贺敏. 岩土力学. 2018(04)
[7]土城矿顺层抽采钻孔合理封孔深度研究[J]. 蒋泽照. 矿业安全与环保. 2018(01)
[8]基于D-P准则的煤层钻孔封孔深度分析[J]. 许克南,王佰顺,朱京京,郑明亮. 中国安全生产科学技术. 2017(12)
[9]深部开采松软煤层抽采钻孔变形特性研究[J]. 张学博,高建良. 中国安全生产科学技术. 2017(08)
[10]底抽巷穿层钻孔封孔深度与布孔间距优化研究[J]. 程志恒. 煤炭科学技术. 2017(02)
硕士论文
[1]基于FLAC3D的平顶山十矿底板采动破坏模拟与突水危险性评价[D]. 马亚芬.河南理工大学 2017
[2]高抽巷抽采条件下综采面采空区煤炭自燃防治技术研究[D]. 尹晓雷.安徽理工大学 2015
[3]张集煤矿6煤底板穿层钻孔预抽瓦斯技术研究[D]. 窦怡飞.安徽理工大学 2014
[4]急倾斜厚煤层瓦斯抽采技术研究与应用[D]. 陈鑫润.太原理工大学 2014
本文编号：2936347
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