松软煤层抽采钻孔防塌支护装置试验研究
发布时间：2021-07-14 13:25
在高瓦斯低渗透松软煤层中,由于煤体强度比岩体小,本煤层瓦斯抽采钻孔大都采用空气或者水力排渣,孔内支撑力非常小,并且在地应力、煤层瓦斯压力和煤体强度等因素作用下,松软煤层瓦斯抽采孔钻极易发生变形甚至坍塌。不仅影响瓦斯抽采的正常进行,甚至会使煤层产生瓦斯抽采空白带,造成煤与瓦斯突出的潜在威胁。为了有效解决钻孔变形或坍塌对瓦斯抽采的负面影响,在一定程度上提高高瓦斯松软煤层的瓦斯抽采效率。本论文通过理论分析、数值计算、实验室性能试验以及现场试验等方法,对松软煤层抽采钻孔防塌支护装置的性能和效果进行了研究。论文的主要研究内容和研究成果如下:（1）根据钻孔支护现场实际需要,完成异型注浆囊袋支架设计工作。选择具有阻燃、透水不透浆性能的材料作为异型注浆囊袋支架的制作选材,在水泥中添加一定比例的速凝剂、早强剂、膨胀剂等制成满足现场试验需求的注浆浆液。（2）应用RFPA数值模拟软件,根据钻孔内有无支架、支架间距的不同,建立了不同的模型完成数值计算,对无支架、支架间距不同时的钻孔塌孔规律进行了研究分析。确定了合适的支护间距,为后续的现场工业性试验提供理论基础。（3）异性注浆支架的支撑强度,与注浆腔室的大小有...
【文章来源】：西安科技大学陕西省
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
拖动式下套护孔过程示意图
底爸檬渌腿胱昕咨畲?纯伞Ｗ詈螅?腹芰粼诳啄谕瓿赏俗辍?程洪亮等[60]等根据现场实际情况发现，现场在下管过程中往往会遭遇许多的阻碍，尤其是打钻完毕后，孔内存在较多的煤粉、煤渣无法清理，它们在下管过程中会不断在端头堆积、变大，甚至卡死筛管、阻塞端头，影响抽采。对此，提出了“双重接替”技术。即：先下一根较粗的PVC管，从中再下一根较细的PVC管直至尽头，粗管较短仅在封孔段布置，且两端用马丽散封堵处理，工艺最终注浆封孔。成艳英等[61,62]针对钻孔坍塌对瓦斯抽采的消极作用，提出了钻孔推钻支护的护孔技术如图1.2所示。该技术是采用其配置的泡沫土类超轻多孔材料，在打钻完成后，退钻的过程中，到达易塌孔段后，通过注浆装置，在易塌孔位置注入足量的泡沫土类超轻多孔材料，待其凝固后，即可对孔壁起到良好的支护作用。并且，由于该泡沫土类超轻多孔材料，具有孔隙多、连通率高的特点，故可以保证瓦斯的顺利抽采。1-煤体；2-多孔介质；3-瓦斯抽采管；4-钻孔封孔段图1.2充填护孔式瓦斯抽采方法示意图姚向荣等[62]等研制了一种抽采钻孔固化材料。该技术即将研制的钻孔固化材料带压注入到易塌钻孔中，使其在压力作用下尽可能渗透入孔壁围岩的缝隙中，胶结破碎孔壁，减缓甚至阻止其破裂进程，人为提高孔壁的承载力，保证瓦斯抽采。张镇等[64]为了改善破碎松软煤层塌孔状况，采用注浆加固的方式，改善全煤壁的力学承载力，使其胶结为一个整体，从而达到减少塌孔的目标。熊伟等[65]分析了钻孔漏气的主要原因，并针对此，在失效钻孔的封孔段设置环形的缝槽后，再进行两堵一注封孔，通过此技术修复钻孔抽采效果显著。陈久福等[66]在石壕煤矿的大直径钻孔打钻过程中，成功用套护孔完成了护孔作业。王玉杰、杨继东等[67]基于传统下筛管技术，
Ⅰ级稳定
【参考文献】：
期刊论文
[1]对我国煤炭主体能源地位与绿色开采的思考[J]. 王双明. 中国煤炭. 2020(02)
[2]瓦斯抽采漏气失效钻孔修复技术研究[J]. 熊伟. 矿业安全与环保. 2020(01)
[3]竖直恒载循环作用下煤层钻孔失稳演化研究[J]. 王志明,孙玉宁,张硕,宋维宾,王永龙. 岩石力学与工程学报. 2020(02)
[4]松软煤层本煤层瓦斯抽采钻孔变形规律研究及稳定性分析[J]. 贾牛骏,吕鹏,申晨峰. 现代矿业. 2019(08)
[5]松软破碎煤体瓦斯抽采钻场预加固技术研究与应用[J]. 张镇,孙永新,付玉凯,王涛. 煤炭工程. 2019(08)
[6]煤矿钻孔塌孔原因分析及处理方法[J]. 李彬,任金武. 内蒙古煤炭经济. 2019(14)
[7]套管钻进用可提式扩孔钻头设计[J]. 潘小叶. 煤炭科学技术. 2019(05)
[8]煤矿井下长距离大垂距定向钻进工艺精准透巷技术研究[J]. 郝世俊,彭旭. 煤炭科学技术. 2019(05)
[9]煤层底板奥灰水害防治定向钻孔施工关键技术[J]. 李晓龙,张红强,郝世俊,郑玉柱,赵永哲,尚荣,秦艺璞. 煤炭科学技术. 2019(05)
[10]钻孔不同变形失稳时抽采负压分布规律研究[J]. 焦荣坤,张学博,栗翌. 工矿自动化. 2019(05)
博士论文
[1]松软煤层瓦斯抽采钻孔塌孔失效特性及控制技术基础[D]. 刘春.中国矿业大学 2014
[2]采动裂隙场演化与瓦斯运移规律研究及其工程应用[D]. 华明国.中国矿业大学（北京） 2013
[3]高速铁路中小跨度桥梁与轨道相互作用研究[D]. 闫斌.中南大学 2013
[4]简支转连续梁桥的几个关键问题研究[D]. 盛可鉴.哈尔滨工业大学 2013
[5]复杂节理岩体力学参数尺寸效应及工程应用研究[D]. 吴琼.中国地质大学 2012
[6]深井巷道非对称变形机理与围岩流变及扰动变形控制研究[D]. 黄万朋.中国矿业大学(北京) 2012
[7]川西坳陷须家河组探井地应力解释与井壁稳定性评价[D]. 谢润成.成都理工大学 2009
硕士论文
[1]小纪汗煤矿涌水特征及开采技术研究[D]. 王寅浩.中国矿业大学 2019
[2]含裂隙煤岩体注浆裂隙劈裂扩展规律试验研究[D]. 赵亚婕.西安科技大学 2019
[3]膨润土改性及其对水泥基材料渗透性的影响[D]. 胡洋.西南科技大学 2019
[4]高强内支撑护孔管提高瓦斯抽采钻孔稳定性技术及应用研究[D]. 叶高榜.中国矿业大学 2017
[5]余吾煤矿掘进工作面千米钻机抽采钻孔稳定性与优化布置研究[D]. 王飞.太原理工大学 2017
[6]松软煤层瓦斯抽放钻孔塌孔机理及改进措施研究[D]. 孟晓红.太原理工大学 2016
[7]松软煤层瓦斯抽采钻孔蠕变特性研究[D]. 隋振华.河南理工大学 2016
[8]延长气田声发射实验地应力场研究及应用[D]. 刘亚飞.西安石油大学 2016
[9]松软煤层全长筛管护孔及带压封孔技术研究[D]. 王宠惠.河南理工大学 2015
[10]旋挖钻机钻孔作业系统负载自适应控制研究[D]. 胡有冰.燕山大学 2015
本文编号：3284231
【文章来源】：西安科技大学陕西省
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
拖动式下套护孔过程示意图
底爸檬渌腿胱昕咨畲?纯伞Ｗ詈螅?腹芰粼诳啄谕瓿赏俗辍?程洪亮等[60]等根据现场实际情况发现，现场在下管过程中往往会遭遇许多的阻碍，尤其是打钻完毕后，孔内存在较多的煤粉、煤渣无法清理，它们在下管过程中会不断在端头堆积、变大，甚至卡死筛管、阻塞端头，影响抽采。对此，提出了“双重接替”技术。即：先下一根较粗的PVC管，从中再下一根较细的PVC管直至尽头，粗管较短仅在封孔段布置，且两端用马丽散封堵处理，工艺最终注浆封孔。成艳英等[61,62]针对钻孔坍塌对瓦斯抽采的消极作用，提出了钻孔推钻支护的护孔技术如图1.2所示。该技术是采用其配置的泡沫土类超轻多孔材料，在打钻完成后，退钻的过程中，到达易塌孔段后，通过注浆装置，在易塌孔位置注入足量的泡沫土类超轻多孔材料，待其凝固后，即可对孔壁起到良好的支护作用。并且，由于该泡沫土类超轻多孔材料，具有孔隙多、连通率高的特点，故可以保证瓦斯的顺利抽采。1-煤体；2-多孔介质；3-瓦斯抽采管；4-钻孔封孔段图1.2充填护孔式瓦斯抽采方法示意图姚向荣等[62]等研制了一种抽采钻孔固化材料。该技术即将研制的钻孔固化材料带压注入到易塌钻孔中，使其在压力作用下尽可能渗透入孔壁围岩的缝隙中，胶结破碎孔壁，减缓甚至阻止其破裂进程，人为提高孔壁的承载力，保证瓦斯抽采。张镇等[64]为了改善破碎松软煤层塌孔状况，采用注浆加固的方式，改善全煤壁的力学承载力，使其胶结为一个整体，从而达到减少塌孔的目标。熊伟等[65]分析了钻孔漏气的主要原因，并针对此，在失效钻孔的封孔段设置环形的缝槽后，再进行两堵一注封孔，通过此技术修复钻孔抽采效果显著。陈久福等[66]在石壕煤矿的大直径钻孔打钻过程中，成功用套护孔完成了护孔作业。王玉杰、杨继东等[67]基于传统下筛管技术，
Ⅰ级稳定
【参考文献】：
期刊论文
[1]对我国煤炭主体能源地位与绿色开采的思考[J]. 王双明. 中国煤炭. 2020(02)
[2]瓦斯抽采漏气失效钻孔修复技术研究[J]. 熊伟. 矿业安全与环保. 2020(01)
[3]竖直恒载循环作用下煤层钻孔失稳演化研究[J]. 王志明,孙玉宁,张硕,宋维宾,王永龙. 岩石力学与工程学报. 2020(02)
[4]松软煤层本煤层瓦斯抽采钻孔变形规律研究及稳定性分析[J]. 贾牛骏,吕鹏,申晨峰. 现代矿业. 2019(08)
[5]松软破碎煤体瓦斯抽采钻场预加固技术研究与应用[J]. 张镇,孙永新,付玉凯,王涛. 煤炭工程. 2019(08)
[6]煤矿钻孔塌孔原因分析及处理方法[J]. 李彬,任金武. 内蒙古煤炭经济. 2019(14)
[7]套管钻进用可提式扩孔钻头设计[J]. 潘小叶. 煤炭科学技术. 2019(05)
[8]煤矿井下长距离大垂距定向钻进工艺精准透巷技术研究[J]. 郝世俊,彭旭. 煤炭科学技术. 2019(05)
[9]煤层底板奥灰水害防治定向钻孔施工关键技术[J]. 李晓龙,张红强,郝世俊,郑玉柱,赵永哲,尚荣,秦艺璞. 煤炭科学技术. 2019(05)
[10]钻孔不同变形失稳时抽采负压分布规律研究[J]. 焦荣坤,张学博,栗翌. 工矿自动化. 2019(05)
博士论文
[1]松软煤层瓦斯抽采钻孔塌孔失效特性及控制技术基础[D]. 刘春.中国矿业大学 2014
[2]采动裂隙场演化与瓦斯运移规律研究及其工程应用[D]. 华明国.中国矿业大学（北京） 2013
[3]高速铁路中小跨度桥梁与轨道相互作用研究[D]. 闫斌.中南大学 2013
[4]简支转连续梁桥的几个关键问题研究[D]. 盛可鉴.哈尔滨工业大学 2013
[5]复杂节理岩体力学参数尺寸效应及工程应用研究[D]. 吴琼.中国地质大学 2012
[6]深井巷道非对称变形机理与围岩流变及扰动变形控制研究[D]. 黄万朋.中国矿业大学(北京) 2012
[7]川西坳陷须家河组探井地应力解释与井壁稳定性评价[D]. 谢润成.成都理工大学 2009
硕士论文
[1]小纪汗煤矿涌水特征及开采技术研究[D]. 王寅浩.中国矿业大学 2019
[2]含裂隙煤岩体注浆裂隙劈裂扩展规律试验研究[D]. 赵亚婕.西安科技大学 2019
[3]膨润土改性及其对水泥基材料渗透性的影响[D]. 胡洋.西南科技大学 2019
[4]高强内支撑护孔管提高瓦斯抽采钻孔稳定性技术及应用研究[D]. 叶高榜.中国矿业大学 2017
[5]余吾煤矿掘进工作面千米钻机抽采钻孔稳定性与优化布置研究[D]. 王飞.太原理工大学 2017
[6]松软煤层瓦斯抽放钻孔塌孔机理及改进措施研究[D]. 孟晓红.太原理工大学 2016
[7]松软煤层瓦斯抽采钻孔蠕变特性研究[D]. 隋振华.河南理工大学 2016
[8]延长气田声发射实验地应力场研究及应用[D]. 刘亚飞.西安石油大学 2016
[9]松软煤层全长筛管护孔及带压封孔技术研究[D]. 王宠惠.河南理工大学 2015
[10]旋挖钻机钻孔作业系统负载自适应控制研究[D]. 胡有冰.燕山大学 2015
本文编号：3284231
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