【摘要】：鉆孔瓦斯抽采作為煤層瓦斯防治的基礎(chǔ)手段,在井下應(yīng)用極為廣泛。但由于抽采過(guò)程中鉆孔周圍復(fù)雜應(yīng)力場(chǎng)的作用,導(dǎo)致鉆孔密封段易失穩(wěn),進(jìn)而使得鉆孔難以達(dá)到設(shè)計(jì)要求,對(duì)本煤層瓦斯抽采造成嚴(yán)重的影響,為井下的安全生產(chǎn)埋下隱患。因此,針對(duì)鉆孔密封段失穩(wěn)的研究,對(duì)于提高井下瓦斯抽采效率、預(yù)防井下瓦斯災(zāi)害等重大事故的發(fā)生具有重大意義。本文通過(guò)理論試驗(yàn)相結(jié)合的方法,利用DNS200電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)及YYL200型電子持久蠕變?cè)囼?yàn)機(jī),對(duì)不同封孔材料充填下的含孔試樣破壞過(guò)程中的表面應(yīng)變、孔周位移以及分級(jí)加載下的蠕變?cè)囼?yàn)進(jìn)行研究;針對(duì)漏氣影響下的單孔瓦斯的流量、濃度衰減規(guī)律,運(yùn)用鉆孔圍巖的不同區(qū)域并結(jié)合彈塑性力學(xué)等知識(shí)進(jìn)行分析,得到造成衰減的主要原因。取得如下研究成果:(1)基于彈塑性理論及相應(yīng)強(qiáng)度準(zhǔn)則,推導(dǎo)了預(yù)抽鉆孔孔周圍巖的應(yīng)力分布及彈塑性區(qū)域的范圍。建立了鉆孔支護(hù)力作用下的瓦斯抽采鉆孔力學(xué)模型,得到了鉆孔密封段孔周的應(yīng)力分布及孔周位移的表達(dá)式。(2)針對(duì)瓦斯預(yù)抽鉆孔孔周裂紋擴(kuò)展及孔周位移變化等問(wèn)題,開(kāi)展了含孔試樣的漸進(jìn)性破壞試驗(yàn),利用VIC-3D非接觸式全場(chǎng)應(yīng)變觀測(cè)系統(tǒng)對(duì)煤樣破壞過(guò)程中的表面應(yīng)變及孔周位移進(jìn)行觀測(cè),得到了含孔試樣的破壞類型及不同類型封孔材料對(duì)孔周位移變化規(guī)律的影響。(3)開(kāi)展了含孔試樣分級(jí)加載下的蠕變破壞試驗(yàn),建立了含孔試樣受力失穩(wěn)破壞模型,通過(guò)擬合得到了鉆孔密封段蠕變?cè)囼?yàn)參數(shù)的變化規(guī)律,可為鉆孔密封段蠕變失穩(wěn)預(yù)防措施的選取提供借鑒。(4)針對(duì)瓦斯預(yù)抽鉆空的漏氣問(wèn)題,通過(guò)對(duì)穿層鉆孔瓦斯流量、濃度的現(xiàn)場(chǎng)跟蹤監(jiān)測(cè)。建立了瓦斯抽采流量的負(fù)指數(shù)關(guān)系式,得到瓦斯衰減的三個(gè)階段及相應(yīng)抽采周期,并基于鉆孔周圍應(yīng)力與瓦斯抽采流量的相互關(guān)系,得出了單孔瓦斯衰減與鉆孔周圍破碎區(qū)、彈性區(qū)和塑性區(qū)應(yīng)力變化的相關(guān)性。
【圖文】：

技術(shù)路線圖

Ⅰ-破碎區(qū)、Ⅱ-塑性區(qū)、Ⅲ-彈性區(qū)、Ⅳ-原始應(yīng)力區(qū)、應(yīng)力、iP-支護(hù)阻力、t -切向應(yīng)力、r -徑向應(yīng)力、or -鉆摩擦角、pR-塑性區(qū)半徑、sR -破碎區(qū)半徑、r-至鉆孔中心圖 2.1 鉆孔煤巖狀態(tài)及應(yīng)力分布護(hù)力時(shí)，，鉆孔周圍煤巖體會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)槿虻氖軌籂顟B(tài)
【學(xué)位授予單位】：西安科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TD712.6

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2658278