隧道揭煤水力割缝卸压增透技术数值模拟研究及应用

发布时间：2021-07-01 19:11

　　隧道穿越突出煤层相较于煤矿井工开采,具有开挖断面大、施工作业人员密集、工期压力大等特点,发生煤与瓦斯突出、瓦斯燃烧甚至爆炸的危害程度也更高。本文采用理论分析结合数值模拟的方法对隧道穿越突出煤层过程中应力-渗流演化规律进行了研究,同时对比采用水力割缝措施和未采用防突措施情况下煤体抽采效果,并在四川攀大高速宝鼎2号隧道开展现场试验。数值模拟和现场试验结果表明,采用水力割缝技术措施后,割缝钻孔的单孔有效抽采距离是普通钻孔的4.75倍,割缝钻孔瓦斯抽采纯流量是普通钻孔的4倍;煤层的瓦斯含量W值和钻屑解吸指标K₁值均降低至临界值以下,有效地起到防治煤与瓦斯突出的作用。 

【文章来源】：地下空间与工程学报. 2020,16(S1)北大核心CSCD

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

割缝钻孔竖直应力分布

如图1所示，根据宝鼎2号隧道实际地质情况，建立数值模型。模型参数为:长宽高为324 m×180 m×180 m、埋深646 m，煤层倾角为37°，煤层厚度2.4 m。结合中国大陆浅层地壳实测地应力分布规律及上覆岩石自重[8]计算得出，建立的模型原始竖向应力SZZ为13.35 MPa，最大主应力和最小主应力的方向均沿水平方向，分别为14.9 MPa和9.7 MPa。模型顶部采用竖向压力为7.75 MPa的固定边界，四周均为滚支边界约束，模型边界约束条件如图2所示。

结合中国大陆浅层地壳实测地应力分布规律及上覆岩石自重[8]计算得出，建立的模型原始竖向应力SZZ为13.35 MPa，最大主应力和最小主应力的方向均沿水平方向，分别为14.9 MPa和9.7 MPa。模型顶部采用竖向压力为7.75 MPa的固定边界，四周均为滚支边界约束，模型边界约束条件如图2所示。采用摩尔库伦模型进行研究，根据宝鼎2号隧道所在矿区实测的煤岩强度参数并结合岩石力学参数给模型赋值，如表1所示。

【参考文献】：
期刊论文
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[3]发耳隧道揭煤防突技术[J]. 徐文平,宋聚勇,黄长国,李秋林.  隧道建设. 2013(04)
[4]隧道瓦斯防突技术探讨[J]. 陈发东.  山西交通科技. 2011(02)
[5]影响割缝钻孔卸压效果因素的数值分析[J]. 林柏泉,杨威,吴海进,孟凡伟,赵延旭,翟成.  中国矿业大学学报. 2010(02)
[6]初始应力对缝槽卸压效果影响的数值分析[J]. 吴海进,林柏泉,杨威,姚倩,翟成.  采矿与安全工程学报. 2009(02)
[7]浅谈瓦斯隧道揭煤防突的措施[J]. 王庆国.  四川建筑. 2008(05)

博士论文
[1]中国大陆浅层地壳地应力场分布规律及工程扰动特征研究[D]. 景锋.中国科学院研究生院（武汉岩土力学研究所） 2009



本文编号：3259709