在我國(guó)煤礦開(kāi)采過(guò)程中,瓦斯爆炸、煤與瓦斯突出是造成煤礦災(zāi)害的主要原因,瓦斯抽采被認(rèn)為是解決此問(wèn)題的主要方法。瓦斯抽采的的主要途徑是鉆孔抽采,封孔是鉆孔抽采的一項(xiàng)重要技術(shù),封孔的深度直接接影響抽采效果,如果封孔深度過(guò)短會(huì)導(dǎo)致巷道空氣從鉆孔周?chē)严稁в肯蜚@孔,造成抽采濃度降低;如果封孔深度過(guò)長(zhǎng)會(huì)導(dǎo)致封孔失效而無(wú)法抽采瓦斯,同時(shí)也造成材料浪費(fèi)和封孔成本的增加,因此要確定合理的封孔深度。巷道掘進(jìn)過(guò)程中,由于應(yīng)力作用造成巷道周?chē)男秹簠^(qū)存在大量的裂隙,成為影響封孔深度的主要因素;鉆孔的鉆進(jìn)以及瓦斯的抽采造成原有裂隙的進(jìn)一步擴(kuò)展和新生裂隙的形成,增大了封孔的難度。因此封孔深度的確定需要考慮卸壓區(qū)的大小以及鉆孔有效影響半徑。首先現(xiàn)場(chǎng)采集8煤層的煤巖試樣,在實(shí)驗(yàn)室測(cè)定其力學(xué)特性參數(shù),為接下來(lái)的理論計(jì)算和數(shù)值模擬提供數(shù)據(jù)支撐。以張集礦8煤層為基礎(chǔ),建立考慮側(cè)壓系數(shù)的圍巖彈塑性模型,通過(guò)FLAC 3D模擬以及鉆屑量法,對(duì)巷道兩幫的應(yīng)力分布進(jìn)行了研究,確定巷道卸壓區(qū)以及應(yīng)力集中區(qū)的范圍;然后考慮煤體塑性變形、剪脹變形,建立了考慮孔隙度、滲透率變化和瓦斯解吸擴(kuò)散過(guò)程的流固耦合模型,將其嵌入到Comsol Mu... 

【文章來(lái)源】：安徽理工大學(xué)安徽省

【文章頁(yè)數(shù)】：86 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

巷道卸壓漏風(fēng)示意圖

9圖 3 橢圓裂紋受力模型Fig.3 Stress model of elliptical crack存在形式有兩種，一種在煤巖裂隙中自由流裂隙中自由流動(dòng)瓦斯會(huì)產(chǎn)生孔隙壓力，另外裂隙會(huì)受到多種應(yīng)力的作用（地應(yīng)力、剪脹效理論可得煤巖體受到的有效應(yīng)力為：pzσ ′ =σ- σ σ解為軸向應(yīng)力1σ 以及徑向應(yīng)力3σ ，通過(guò)把裂上圖所示，依據(jù)橢圓的短半軸和長(zhǎng)半軸建

道向煤層打鉆產(chǎn)生的應(yīng)力波會(huì)使得鉆孔周?chē)纬煽v橫交錯(cuò)的斯斷裂準(zhǔn)則可知，在鉆孔鉆進(jìn)的過(guò)程中，鉆孔周?chē)牧严妒芰选鷶U(kuò)展→塑性卸載→止裂四個(gè)過(guò)程。在煤層打鉆期間，煤流一樣，在一個(gè)周期內(nèi)會(huì)產(chǎn)生加載和卸載兩種形式，并且在的大小和方向都不一樣，從而在鉆孔周?chē)鷷?huì)產(chǎn)生一個(gè)永久破身具有一定的彈性勢(shì)能，造成有效應(yīng)力以及鉆動(dòng)荷載產(chǎn)生的生振動(dòng)破壞，即裂隙終端的剪應(yīng)力超過(guò)最大抗拉強(qiáng)度發(fā)生裂裂紋[52]。施工完成時(shí)，作用在煤體上的垂直應(yīng)力會(huì)傳遞到鉆孔內(nèi)壁應(yīng)力集中現(xiàn)象，當(dāng)產(chǎn)生的集中應(yīng)力值大于煤巖自身的抗拉強(qiáng)形變、破裂等情況。由于應(yīng)力集中現(xiàn)象不斷向鉆孔內(nèi)部傳遞依次形成卸壓區(qū)、彈性變形區(qū)以及原巖應(yīng)力區(qū)[53]。由于集中圍形成許多次生裂紋，隨著原生裂隙和次生裂隙的貫通便形成裂隙圈的形成如下圖 4 所示：

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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[2]高抽巷抽采條件下綜采面采空區(qū)煤炭自燃防治技術(shù)研究[D]. 尹曉雷.安徽理工大學(xué) 2015
[3]張集煤礦6煤底板穿層鉆孔預(yù)抽瓦斯技術(shù)研究[D]. 竇怡飛.安徽理工大學(xué) 2014
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