煤体钻孔损伤区半径研究

发布时间：2017-04-01 08:00

  本文关键词：煤体钻孔损伤区半径研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：钻孔抽采瓦斯技术是防治煤层瓦斯灾害事故的最根本措施,也是解决煤矿安全生产事故的最直接有效的方法;但煤层钻孔塌孔等问题却又制约了瓦斯抽采效率,严重影响着煤矿的安全生产。因此研究煤体钻孔损伤区半径问题,找出煤体钻孔损伤区半径的不同影响因素,为解决煤层钻孔抽采的塌孔问题提供理论依据,这对煤矿安全生产具有重大的理论价值和现实意义。本文主要根据试验来研究煤体力学性质与煤体坚固性系数的关系,分析煤体两种属性之间的转换关系。然后通过FLAC模拟软件,分别对不同条件下的煤体钻孔损伤区问题进行数值模拟研究,分析不同因素对其损伤区半径的影响状况。最后推导出煤体钻孔损伤区半径的理论解,结合数值模拟结果对其进行对比分析,为预测煤体钻孔损伤区半径提供理论基础。研究结果表明:①不仅煤体力学性质之间存在一定的关系,而且与煤体坚固性系数之间也存在相关关系,煤体参数间可用函数关系来表示,且能实现不同煤体参数间的相互转换。②在不同的设定条件下,模型钻孔损伤区半径的数值解,随着煤体坚固性系数的增大而减小;随初始地应力的增大而增大;在不同方向上随着侧压系数的增大而发生不同变化。③在相同的设定条件下,随着煤体坚固性系数和初始地应力的增大,钻孔损伤区半径的数值解和解析解相对吻合且近似呈线性关系,说明对此种条件下的煤体钻孔损伤区半径的理论预测是可行的;而随着侧压系数的增大,钻孔损伤区半径的数值解和解析解在三个方向上,总的变化趋势较为接近。本文的研究将为煤体钻孔损伤区半径的理论预测、为防治塌孔而采取必要的瓦斯抽采措施提供理论依据。
【关键词】：煤体 坚固性系数 侧压系数 损伤区半径 数值模拟
【学位授予单位】：河南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TD712.6
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 1 引言10-16
• 1.1 选题依据10-11
• 1.2 国内外研究现状11-14
• 1.2.1 煤体坚固性系数及力学参数研究现状11-13
• 1.2.2 煤层瓦斯钻孔抽采与塌孔研究现状13-14
• 1.3 研究内容14
• 1.4 创新点14-15
• 1.5 技术路线15-16
• 2 煤体力学参数测试研究16-30
• 2.1 单轴压缩试验研究16-23
• 2.1.1 试验原理及破坏类型分析16-19
• 2.1.2 煤样制备及试验仪器分析19-21
• 2.1.3 试验结果分析21-23
• 2.2 巴西劈裂试验研究23-29
• 2.2.1 试验原理及过程分析24-27
• 2.2.2 试验结果分析27-29
• 2.3 本章小结29-30
• 3 煤体坚固性系数与力学参数关系研究30-42
• 3.1 煤体坚固性系数测定30-33
• 3.1.1 试验原理分析30-31
• 3.1.2 试验仪器分析31-32
• 3.1.3 试验结果分析32-33
• 3.2 煤体坚固性系数与力学参数关系研究33-41
• 3.2.1 煤体力学参数关系分析33-38
• 3.2.2 煤体坚固性系数与力学参数关系分析38-41
• 3.3 本章小结41-42
• 4 煤体钻孔损伤区半径数值模拟研究42-66
• 4.1 煤体钻孔力学建模42-44
• 4.1.1 煤体钻孔建模42-43
• 4.1.2 模型边界条件43-44
• 4.1.3 模型观测位置44
• 4.2 煤体钻孔损伤区半径数值模拟分析44-64
• 4.2.1 模型计算与分析45-50
• 4.2.2 不同坚固性煤体钻孔分析50-54
• 4.2.3 不同初始地应力煤体钻孔分析54-58
• 4.2.4 不同侧压系数煤体钻孔分析58-64
• 4.3 本章小结64-66
• 5 煤体钻孔损伤区半径理论研究66-78
• 5.1 煤体钻孔力学模型66-67
• 5.2 煤体钻孔损伤区半径理论解67-72
• 5.2.1 煤体钻孔弹性解分析67-69
• 5.2.2 煤体钻孔弹塑性解分析69-72
• 5.3 煤体钻孔损伤区半径结果对比分析72-76
• 5.4 本章小结76-78
• 6 结论与展望78-80
• 6.1 结论78-79
• 6.2 展望79-80
• 参考文献80-84
• 作者简历84-86
• 学位论文数据集86

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