針對(duì)王坡煤礦高瓦斯孤島工作面預(yù)抽鉆孔封孔質(zhì)量差、抽采效果不理想的問題,基于圍巖裂隙演化鉆孔封堵原理,采用數(shù)值模擬和現(xiàn)場(chǎng)指標(biāo)測(cè)試相結(jié)合的方法對(duì)巷道圍巖應(yīng)力場(chǎng)分布進(jìn)行分析,進(jìn)而確定了3210孤島工作面抽采鉆孔的合理封孔段深度為距煤壁15 m,并考慮距煤壁3 m范圍內(nèi)煤體破碎嚴(yán)重的問題,將原"兩堵一注"封孔工藝優(yōu)化為"三堵一注"封孔工藝。針對(duì)兩種封孔工藝開展了現(xiàn)場(chǎng)抽采鉆孔封孔試驗(yàn),在60 d的抽采監(jiān)測(cè)期內(nèi),優(yōu)化工藝試驗(yàn)鉆孔的平均甲烷體積分?jǐn)?shù)為47.19%,較原有封孔工藝的平均甲烷體積分?jǐn)?shù)高15.90%�，F(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)結(jié)果表明,數(shù)值模擬與鉆屑指標(biāo)測(cè)定法綜合確定合理封孔深度是科學(xué)有效的,抽采鉆孔的封孔質(zhì)量得到明顯改善,抽采效果顯著提高。 

【文章來源】：工業(yè)安全與環(huán)保. 2020,46(03)

【文章頁數(shù)】：5 頁

【部分圖文】：

鉆孔裂隙帶分布及順層鉆孔封孔示意

在巷道煤幫施工鉆孔,開孔傾角為1°～2°,在孔口處采集鉆出的煤渣,并用彈簧秤對(duì)鉆孔每鉆進(jìn)1 m排出的鉆屑量進(jìn)行稱重,共計(jì)測(cè)定20 m,鉆屑量S隨鉆孔鉆進(jìn)深度的空間變化特征如圖5所示。從圖中可以看出,4個(gè)試驗(yàn)鉆孔每米鉆屑量變化趨勢(shì)基本相同,自距煤壁1 m開始先升后降,然后趨于穩(wěn)定,這也與數(shù)值模擬得到的煤體應(yīng)力分布特征相符合。其中1#,4#鉆孔鉆屑量S峰值位于距煤壁12 m,隨后在12～14 m時(shí)逐漸下降,在14～20 m時(shí)逐漸穩(wěn)定;2#,3#鉆孔鉆屑量S峰值位于11 m,在11～14 m時(shí)逐漸下降,14～20 m時(shí)逐漸穩(wěn)定。通過鉆屑量S的變化趨勢(shì)確定距煤壁14 m處的煤體處于應(yīng)力集中程度較高區(qū)域。

運(yùn)用計(jì)算機(jī)FLAC3D軟件模擬孤島工作面的應(yīng)力分布特征。考慮到工作面兩側(cè)的煤柱與采空區(qū),整個(gè)模型尺寸為619.5 m×100 m×120 m,3210孤島工作面尺寸為160 m×100 m×6 m,3208工作面采空區(qū)尺寸為180 m×100 m×6 m,3212工作面采空區(qū)的尺寸為180 m×100 m×6 m,3210工作面回風(fēng)順槽的右側(cè)上方直接頂砂質(zhì)泥巖中設(shè)置3210瓦斯專用巷。模型定義為Mohr-Coulomb本構(gòu)模型,網(wǎng)格采用矩形網(wǎng)格,模型網(wǎng)格×節(jié)點(diǎn)數(shù)量為158 720×170 625。其中,模型X,Y方向上單元格尺寸均為5 m×5 m,Z方向上煤層的單元格尺寸為1 m,其余巖層的單元格尺寸為2 m,建立的模型如圖2所示。模型的煤巖層物理力學(xué)參數(shù)見表1。表1 模型采用的煤巖層物理力學(xué)參數(shù)(從上至下順序) 煤層或巖層 層厚/m 體積模量/GPa 剪切模量/GPa 摩擦角/(°) 內(nèi)聚力/MPa 容重/(kg·m-3) 上粉砂巖 48 7.21 2.56 28 2.1 2 600 中砂巖 8.89 7.91 2.60 33 2.6 2 730 砂質(zhì)泥巖 4.00 5.94 2.68 33 2.5 2 390 炭質(zhì)泥巖 0.30 7.19 2.57 30 2.0 2 340 3#煤層 5.80 1.04 0.60 25 1.0 1 400 泥巖或細(xì)粉砂巖 2.10 7.34 2.46 30 2.1 2 350 中砂巖 3.20 7.91 2.60 33 2.6 2 730 下粉砂巖 22 7.62 2.49 31 3.8 2 800

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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本文編號(hào)：3272371