深井巷帮煤体冲击机理及水射流卸压技术应用
【图文】：
图6不同直径喷嘴压力-流量曲线Fig.6Differenttypesofjetnozzlepressureandflowtestresults考虑到水射流高效切割钻孔直径为200~400mm，数值模拟研究了不同水射流钻孔直径与钻孔间距组合时钻孔之间的应力分布变化情况，具体模拟方案如表5所示。表5水射流钻孔直径与钻孔间距组合参数Table5Differentdiametersanddistancescombinationsofwaterjetdrilling序号钻孔直径/mm钻孔间距/m序号钻孔直径/mm钻孔间距/m120027200423002830043400294004420031020055300311300564003124005模拟结果如图7所示。两中间垂直应力孔MP/a图7两钻孔中部煤体垂直应力曲线Fig.7Theverticalstressdistributioncurvebetweentwodrillings可知水射流钻孔直径为200mm时，两钻孔中部煤体垂直应力随着钻孔间距的增加而递减，孔间距大于3m时两孔之间基本互不影响；钻孔直径为300mm时，钻孔间距为3m时两钻孔中部煤体出现应力叠加峰值；随着孔径的继续增加，钻孔直径为400mm时，钻孔间距为3.6m时两钻孔中部煤
因此选用钻孔直径300mm、钻孔间距3m的参数作为250203运输平巷巷帮煤体高压水射流卸压防冲施工方案。3.3高压水射流巷帮卸压根据模拟结果和现场钻孔监测煤粉量变化情况得知250203运输平巷掘出后巷帮应力集中区为6~11m的范围，，应力峰值约在距煤壁8m的位置。数值模拟保护段1l=5m，水射流段2l=7，10，15m时巷帮煤体中应力变化情况，保护段钻孔直径d根据水射流钻头型号取直径95mm，水射流段钻孔直径D根据前面分析取300mm，并分析大直径卸压钻孔直径取115mm、孔深20m时对巷帮煤体应力分布的影响，数值模拟结果如图8。帮煤体垂直巷力应MP/a图8不同水射流段巷帮煤体垂直应力分布Fig.8Theverticalstressdistributioncurveofdifferentlengthsofwaterjetdrillingssection从图8中可知大直径钻孔可以使巷帮煤体中垂直应力略微降低，对煤体中应力集中区应力的转移和释放效果甚微；水射流段钻孔使得巷帮煤体中垂直应力由单峰变为双峰，且靠近煤壁附近的外峰峰值小于煤体中内峰峰值，随着水射流段长度的增加，巷帮煤体中弹塑性“弱结构”区宽度也由a增加到b再增加到c；随着水射流段2l的增大，内峰峰值相对应向煤体深部转移，且峰值有变小的趋势；水射流段2l=7m时，卸压宽度为5~12m大于巷帮煤体应力集中区6~11m，已经能够很好的将煤体中的高应力单峰值转变为低应力双峰值，继续增大水射流段的长度虽然能够使内峰峰值向煤体深部转移及降低峰值，但内峰峰值随水射流段l2增加降低幅度并不大，即对内峰峰值煤体处冲击启动的影响较小，但巷帮煤体中弹塑性“弱结构”区宽度随水射流段2l的增加而等幅度增大，即对冲击阻止阶段的影响较大。根据砚北矿强矿压矿井的特殊情况，选用水射流段2l=15m，卸压宽度为5~20
【作者单位】： 中国矿业大学(北京)资源与安全工程学院;中国矿业大学煤炭资源与安全开采国家重点实验室;贵州理工学院采矿工程学院;淮阴工学院建筑工程学院;
【基金】：国家自然科学基金重点项目(51234005,51634001);国家自然科学基金项目(51404269,51674253) 国家重点研发计划项目(2016YFC0801403) 江苏省重点研发计划项目(BE2015040) 贵州省科学技术基金项目(黔科合J字[2015]2072号) 贵州省教育厅自然科学研究项目(黔教合KY字(2015)427号)
【分类号】：TD324
【参考文献】
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【共引文献】
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本文编号：2544005
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