深部瓦斯煤层吸钻卡钻力学特性及冲击危险性预测研究

发布时间：2021-08-26 00:00

　　近年来,我国煤矿已全面进入深部开采。然而随之必须面对的是深部煤层开采地应力和瓦斯压力较大的问题,在这种环境进行开采和钻探过程中,矿井动力灾害现象屡有发生,时常造成人员伤亡、设备大面积毁坏以及财产大量损失等恶性事件发生。深部冲击倾向性煤层开采过程中易因局部煤体应力较大而引发冲击地压动力灾害现象发生。高瓦斯煤层开采过程中易因瓦斯压力较大而引发煤与瓦斯突出动力灾害现象发生。而深部高瓦斯兼具冲击倾向性煤层开采过程中,在地应力和瓦斯压力的共同作用下,冲击地压、煤与瓦斯突出事故均有可能发生,严重时还有引发冲击-突出复合动力灾害现象的发生。上述三种情况均可应用钻屑法进行不同程度危险性预测,且钻屑法在预测过程中时常会出现吸钻、卡钻动力现象。而针对深部高瓦斯兼具冲击倾向性煤层应用钻屑法进行危险性预测则具有诸多弊端,如工作量大,钻屑收集误差较大,监测指标不连续导致信息收集不全面等。因此,基于上述因素及煤体应力和瓦斯压力对吸钻、卡钻影响较大的情况考虑,课题组利用自行研制的钻孔多参量测试系统进行相关钻孔试验,在探明瓦斯压力大小对煤体有效应力影响的情况下,提出以结合钻孔过程中常出现的吸钻、卡钻动力现象高效精确监... 

【文章来源】：辽宁工程技术大学辽宁省

【文章页数】：82 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

冲击地

课题研究技术路线

辽宁工程技术大学硕士学位论文10图2.2钻头实物图图2.3钻头切削齿受力图Figure2.2PhysicalpictureofdrillbitFigure2.3Stressdiagramofbitcuttingteeth根据力学平衡条件有：ccbhwncbvFPFFPPFcossin（2.2）上式中：1221PrFw（2.3）nncPF（2.4）上式中nP的确定取决于切削面有效应力分布状态：cos6.031cos6.0maxfnLpbP（2.5）式中：为刀具负前倾角，°；c为刀具切削面与剪切面间夹角，°；r为钻杆半径，mm；1P为瓦斯对钻头的压力，aMP；n为切削面与煤岩体间的摩擦系数；b为刀具刃宽，mm；maxp为有效应力最大值，aMP。根据文献[56]有：cccccbhbcPcoscoscos（2.6）式中：c为煤体内聚力，N；h为切削深度，m；c、c为内、外摩擦角，°；c为切削面与剪切面夹角，°。将上述公式（2.3）、（2.4）、（2.5）、（2.6）代入公式（2.2）中可推导计算得出vF和hF。


本文编号：3363125