深部煤层抽采钻孔变形失稳影响因素研究
张学博1
王文元2
蔡行行2
1.河南理工大学 安全科学与工程学院,河南 焦作 454003;煤炭安全生产河南省协同创新中心,河南 焦作 454003;河南省瓦斯地质与瓦斯治理重点实验室—省部共建国家重点实验室培育基地,河南 焦作 454003;深井瓦斯及热动力灾害防治创新团队,河南 焦作 4540032.河南理工大学 安全科学与工程学院,河南 焦作 454003
摘要：为了研究深部煤层抽采钻孔变形失稳的主控因素,分析了抽采钻孔变形失稳机理,建立了三维数值模型,研究了钻孔埋深、侧压系数等对钻孔稳定性的影响,最后确定了地应力为抽采钻孔变形失稳的主控因素.结果表明:①随着钻孔埋深的增加,钻孔围岩的最大垂直位移、最大水平位移和最大垂直应力都随之增加,并且埋深扩大1倍,位移最大增加6.11倍,最大垂直压力增加1倍,最大垂直应力所处位置距钻孔表面距离不断增大,但垂直应力集中系数基本不变.②随着侧压系数的增大,钻孔围岩的最大垂直位移和最大水平位移都增大,最大垂直位移增加速率较快,并且侧压系数扩大1倍,钻孔的最大位移变为原来的3.29倍;钻孔最大垂直应力随之缓慢增加.③孔径和瓦斯压力对钻孔稳定性影响较小.孔径或瓦斯压力的增加导致钻孔的最大垂直位移、最大水平位移和最大垂直应力都缓慢增加.④采用套管对钻孔进行支护,钻孔变形得到一定的控制,最大垂直位移和最大水平位移都明显减少,最大垂直应力所处位置至钻孔的距离与应力集中系数都减小,并且PP套管效果最佳.⑤由埋深和侧压系数(地质构造)决定的地应力是钻孔失稳的根源,是影响抽采钻孔稳定性的主控因素.研究结果可以为矿井瓦斯治理提供理论基础.
关键词：抽采钻孔钻孔失稳瓦斯抽采深部煤层
分类号：TD712(矿山安全与劳动保护)
资助基金：国家重点研发计划(2018YFC0808103)国家自然科学基金(51734007)国家自然科学基金(51704099)
论文发表日期：2021-05-25
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：8( 159-166 )
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