【摘要】：針對(duì)巷道壁面和瓦斯抽采鉆孔周圍都有裂隙,且受采動(dòng)影響動(dòng)態(tài)變化,裂隙溝通后形成漏氣通道的技術(shù)難題,提出了在孔內(nèi)注漿封堵,在孔口的巷道壁上噴涂1層防滲材料的"封隔一體化"封孔技術(shù)。分析了鉆孔周圍裂隙帶特征,研究了優(yōu)勢漏風(fēng)通道形成機(jī)制,闡述了封隔一體化技術(shù)的原理,設(shè)計(jì)隔斷層密封性相似實(shí)驗(yàn),研究了不同形態(tài)的隔斷層對(duì)鉆孔的密封效果。研究結(jié)果表明:填充隔斷層后的密封效果遠(yuǎn)強(qiáng)于未填充的情況;隔斷層面積和厚度越大,負(fù)壓值越高,衰減越慢,密封效果越好。封隔一體化封孔技術(shù)應(yīng)用于平煤十三礦,試驗(yàn)結(jié)果表明:封隔一體化封孔技術(shù)密封性能優(yōu)異,顯著地提高了瓦斯抽采濃度。
【圖文】：

斷空氣的“封隔一體化”技術(shù)。該技術(shù)在平煤股份十三礦試驗(yàn)應(yīng)用，取得了很好的抽采效果。1鉆孔周圍裂隙帶分布1．1軸向裂隙帶特征巷道開挖影響了原始地層的應(yīng)力平衡狀態(tài)，使得煤體中的應(yīng)力重新分布，當(dāng)集中應(yīng)力值達(dá)到煤體的強(qiáng)度極限后，該部分煤體首先發(fā)生屈服變形，使集中應(yīng)力向煤體深部轉(zhuǎn)移。對(duì)鉆孔軸向煤體的應(yīng)力進(jìn)行分析，由外往里依次分4個(gè)區(qū)域:I破碎區(qū)、II塑性區(qū)、III彈性區(qū)和IV原始應(yīng)力區(qū)［9］，應(yīng)力分布圖如圖1。由于煤體所受應(yīng)力和變形性質(zhì)各有差異，其中對(duì)封孔漏氣影響最大的為Ⅰ區(qū)、II區(qū)和III區(qū)。圖1鉆孔軸向應(yīng)力分布圖1．2徑向裂隙帶特征由于鉆孔形狀與巷道一致，可將其視為直徑很小的巷道。因此鉆孔鉆進(jìn)可視為巷道開挖的力學(xué)模型來處理，同樣沿鉆孔以里依次可分為破碎區(qū)、塑性區(qū)、彈性區(qū)和原始應(yīng)力區(qū)［10］，鉆孔周圍應(yīng)力分布如圖2，Ｒ0為塑性區(qū)半徑，r為鉆孔半徑。當(dāng)鉆孔鉆進(jìn)至破碎區(qū)時(shí)，所受應(yīng)力低于煤體原始應(yīng)力，裂隙溝通良好，鉆孔徑向裂隙發(fā)育豐富;鉆孔鉆進(jìn)至塑性區(qū)時(shí)，鉆孔周圍產(chǎn)生塑性變形區(qū)域，在此區(qū)域內(nèi)孔壁易發(fā)生失穩(wěn)變形，產(chǎn)生沿鉆孔徑向裂隙;鉆孔鉆進(jìn)彈性區(qū)時(shí)，煤體應(yīng)力逐漸增加，沒有達(dá)到強(qiáng)度極限，處于彈性變形階段，在圍壓作用下，煤體內(nèi)部分原有裂隙受到擠壓作用壓實(shí)，同時(shí)產(chǎn)生部分新生徑向裂隙。瓦斯抽采鉆孔由巷道向煤層施工，由于應(yīng)力釋放、轉(zhuǎn)移及強(qiáng)卸載載荷作用引起的煤巖體破碎，使煤巖體經(jīng)歷多次變形和破壞過程，在掘進(jìn)巷道圍巖應(yīng)力嘗瓦斯壓力和煤體原生裂隙的影響下，孔壁受到圖2鉆孔徑向應(yīng)力分布剪切破壞和張性破壞。巷道和鉆孔周圍都有裂隙，且受采動(dòng)影響動(dòng)態(tài)變化，裂隙溝通后形成漏氣通道，封堵難度大。2封隔一體化封孔技術(shù)原理巷道開挖后，圍巖應(yīng)力場重新分布

部分煤體首先發(fā)生屈服變形，使集中應(yīng)力向煤體深部轉(zhuǎn)移。對(duì)鉆孔軸向煤體的應(yīng)力進(jìn)行分析，由外往里依次分4個(gè)區(qū)域:I破碎區(qū)、II塑性區(qū)、III彈性區(qū)和IV原始應(yīng)力區(qū)［9］，應(yīng)力分布圖如圖1。由于煤體所受應(yīng)力和變形性質(zhì)各有差異，其中對(duì)封孔漏氣影響最大的為Ⅰ區(qū)、II區(qū)和III區(qū)。圖1鉆孔軸向應(yīng)力分布圖1．2徑向裂隙帶特征由于鉆孔形狀與巷道一致，可將其視為直徑很小的巷道。因此鉆孔鉆進(jìn)可視為巷道開挖的力學(xué)模型來處理，同樣沿鉆孔以里依次可分為破碎區(qū)、塑性區(qū)、彈性區(qū)和原始應(yīng)力區(qū)［10］，鉆孔周圍應(yīng)力分布如圖2，Ｒ0為塑性區(qū)半徑，r為鉆孔半徑。當(dāng)鉆孔鉆進(jìn)至破碎區(qū)時(shí)，所受應(yīng)力低于煤體原始應(yīng)力，裂隙溝通良好，鉆孔徑向裂隙發(fā)育豐富;鉆孔鉆進(jìn)至塑性區(qū)時(shí)，鉆孔周圍產(chǎn)生塑性變形區(qū)域，在此區(qū)域內(nèi)孔壁易發(fā)生失穩(wěn)變形，，產(chǎn)生沿鉆孔徑向裂隙;鉆孔鉆進(jìn)彈性區(qū)時(shí)，煤體應(yīng)力逐漸增加，沒有達(dá)到強(qiáng)度極限，處于彈性變形階段，在圍壓作用下，煤體內(nèi)部分原有裂隙受到擠壓作用壓實(shí)，同時(shí)產(chǎn)生部分新生徑向裂隙。瓦斯抽采鉆孔由巷道向煤層施工，由于應(yīng)力釋放、轉(zhuǎn)移及強(qiáng)卸載載荷作用引起的煤巖體破碎，使煤巖體經(jīng)歷多次變形和破壞過程，在掘進(jìn)巷道圍巖應(yīng)力嘗瓦斯壓力和煤體原生裂隙的影響下，孔壁受到圖2鉆孔徑向應(yīng)力分布剪切破壞和張性破壞。巷道和鉆孔周圍都有裂隙，且受采動(dòng)影響動(dòng)態(tài)變化，裂隙溝通后形成漏氣通道，封堵難度大。2封隔一體化封孔技術(shù)原理巷道開挖后，圍巖應(yīng)力場重新分布，巖體內(nèi)部產(chǎn)生裂隙，隨時(shí)間推移，裂隙逐漸向圍巖深部擴(kuò)散，裂隙發(fā)展是一個(gè)漸進(jìn)、積累的過程。巷道壁處于破碎區(qū)，主要表現(xiàn)為壁面破碎、完整性較差，局部兩幫內(nèi)擠嚴(yán)重，肩角和底角鼓起，裂隙發(fā)育豐富，透氣性極強(qiáng);同時(shí)，鉆孔徑向由于應(yīng)力集中

【參考文獻(xiàn)】

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8 宋志敏;任建剛;李冰;;基于強(qiáng)化工藝的瓦斯抽采地質(zhì)研究[A];瓦斯地質(zhì)研究進(jìn)展2013[C];2013年

9 朱國忠;賈立鋼;;長距離定向水平鉆孔瓦斯抽采技術(shù)的應(yīng)用[A];瓦斯地質(zhì)研究進(jìn)展2013[C];2013年

10 涂冬平;;利用水力沖孔提高瓦斯抽采效果的技術(shù)研究[A];第七屆全國煤炭工業(yè)生產(chǎn)一線青年技術(shù)創(chuàng)新文集[C];2012年

相關(guān)重要報(bào)紙文章 前10條

1 劉錚 陳忠華;國家出臺(tái)政策推動(dòng)瓦斯抽采利用[N];中國改革報(bào);2006年

2 記者 楊學(xué)鋒;江西強(qiáng)化煤礦瓦斯抽采利用[N];中國煤炭報(bào);2007年

3 鄺鄴;重慶：煤礦瓦斯抽采利用給出指導(dǎo)意見[N];地質(zhì)勘查導(dǎo)報(bào);2007年

4 記者 董立龍邋通訊員 張英峰;全省煤礦瓦斯抽采利用現(xiàn)場會(huì)在張礦集團(tuán)召開[N];河北日報(bào);2007年

5 記者　劉錚、陳忠華;國家鼓勵(lì)瓦斯抽采利用[N];人民日報(bào);2006年

6 劉錚 陳忠華;瓦斯抽采項(xiàng)目：稅收優(yōu)惠政策出臺(tái)[N];新華每日電訊;2006年

7 記者 李侖;山西出臺(tái)政策鼓勵(lì)瓦斯抽采利用[N];中國煤炭報(bào);2007年

8 杜宇邋張曉松;煤礦建設(shè)項(xiàng)目須過瓦斯抽采驗(yàn)收關(guān)[N];中國企業(yè)報(bào);2008年

9 杜宇 張曉松;安監(jiān)總局：不編制瓦斯抽采方案安全核準(zhǔn)不予通過[N];中華新聞報(bào);2008年

10 本報(bào)記者 馮淮河;四川：政府出資幫扶小礦抽采瓦斯[N];中國煤炭報(bào);2008年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前9條

1 郝世俊;煤礦井下大直徑定向鉆孔的成孔工藝及瓦斯抽采效果研究[D];煤炭科學(xué)研究總院;2007年

2 郝富昌;基于多物理場耦合的瓦斯抽采參數(shù)優(yōu)化研究[D];中國礦業(yè)大學(xué)(北京);2012年

3 胡勝勇;瓦斯抽采鉆孔周邊煤巖滲流特性及粉體堵漏機(jī)理[D];中國礦業(yè)大學(xué);2014年

4 劉彥偉;突出危險(xiǎn)煤層群卸壓瓦斯抽采技術(shù)優(yōu)化及防突可靠性研究[D];中國礦業(yè)大學(xué);2013年

5 祝釗;瓦斯抽采安全防護(hù)關(guān)鍵技術(shù)及多級(jí)防護(hù)系統(tǒng)研究[D];大連理工大學(xué);2014年

6 呂有廠;煤礦瓦斯抽采鉆孔風(fēng)力排粉水射流負(fù)壓引射除塵技術(shù)及應(yīng)用[D];中國礦業(yè)大學(xué);2012年

7 劉春;松軟煤層瓦斯抽采鉆孔塌孔失效特性及控制技術(shù)基礎(chǔ)[D];中國礦業(yè)大學(xué);2014年

8 于永江;煤體非均質(zhì)隨機(jī)裂隙模型及滲流—應(yīng)力耦合分析[D];遼寧工程技術(shù)大學(xué);2010年

9 周紅星;突出煤層穿層鉆孔誘導(dǎo)噴孔孔群增透機(jī)理及其在瓦斯抽采中的應(yīng)用[D];中國礦業(yè)大學(xué);2009年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 劉晴;余吾煤礦瓦斯抽采管路系統(tǒng)優(yōu)化[D];河南理工大學(xué);2011年

2 宮鵬巍;古漢山煤礦采空區(qū)瓦斯抽采技術(shù)的研究[D];遼寧工程技術(shù)大學(xué);2012年

3 冉永進(jìn);九里山煤礦二_1煤層瓦斯抽采系統(tǒng)合理抽采負(fù)壓研究[D];河南理工大學(xué);2012年

4 張智峰;煤層鉆孔瓦斯抽采效果影響因素的實(shí)驗(yàn)研究[D];河南理工大學(xué);2012年

5 劉徐三;煤層瓦斯抽采水平定向鉆孔鉆進(jìn)工藝及穩(wěn)定孔壁沖洗液技術(shù)研究[D];成都理工大學(xué);2013年

6 宋國正;瓦斯抽采系統(tǒng)安全性研究[D];中國礦業(yè)大學(xué);2014年

7 成艷英;本煤層鉆孔瓦斯抽采失效機(jī)制及高效密封技術(shù)研究[D];中國礦業(yè)大學(xué);2014年

8 宋志剛;潞安屯留礦低滲煤層瓦斯抽采技術(shù)研究[D];河南理工大學(xué);2009年

9 彭濤;興黔煤礦高瓦斯煤層瓦斯抽采方法的研究與應(yīng)用[D];太原理工大學(xué);2012年

10 黃啟亮;氣潤濕反轉(zhuǎn)方法提高瓦斯抽采率[D];長江大學(xué);2012年

本文編號(hào)：2553787