煤礦井下鉆孔瓦斯抽采是礦井瓦斯治理的重要手段。為提高瓦斯抽采效果,要求抽采鉆孔封孔段以里孔周裂隙擴(kuò)展盡量充分,封孔段孔周裂隙封堵盡量嚴(yán)實(shí)。然而,由于目前抽采鉆孔孔周裂隙擴(kuò)展衡量困難,裂隙擴(kuò)展機(jī)理仍不明確,造成了井下瓦斯增透抽采及注漿密封施工中主要依賴經(jīng)驗(yàn),缺乏有效理論指導(dǎo)。為此,本文采用理論分析、實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)及現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試等方法,分析了各因素對(duì)抽采鉆孔孔周裂隙擴(kuò)展的影響規(guī)律;通過(guò)確定裂隙擴(kuò)展過(guò)程中的超聲波特征參數(shù)提出了抽采鉆孔孔周裂隙超聲波檢測(cè)方法,對(duì)煤礦井下抽采鉆孔設(shè)計(jì)、施工及檢測(cè)具有重要的理論和工程意義。論文的主要內(nèi)容包括:（1）對(duì)鉆孔孔周的應(yīng)力情況進(jìn)行分析,采用極限平衡理論結(jié)合Mohr-Coulomb與統(tǒng)一強(qiáng)度準(zhǔn)則,理論推導(dǎo)了鉆孔孔周的應(yīng)力分布,得到了孔周極限平衡區(qū)范圍�？紤]鉆孔與巷道交叉三維幾何條件,建立了應(yīng)力重分布影響下的抽采鉆孔孔周應(yīng)力計(jì)算模型,得到了鉆孔在巷道影響下孔周三維應(yīng)力分布,獲得了抽采鉆孔孔周三維破壞分布規(guī)律。（2）為研究抽采鉆孔孔周裂隙擴(kuò)展機(jī)制,采用非接觸式全場(chǎng)應(yīng)變監(jiān)測(cè)系統(tǒng)獲得含孔試樣破壞的圖像序列,計(jì)算得到試樣表面的位移,系統(tǒng)分析了孔周不同角度的徑向位移及環(huán)向位移,... 

【文章來(lái)源】：西安科技大學(xué)陜西省

【文章頁(yè)數(shù)】：167 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
主要符號(hào)表
1 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 抽采鉆孔孔周彈塑性應(yīng)力分布規(guī)律
        1.2.2 抽采鉆孔孔周煤巖體裂隙擴(kuò)展機(jī)理
        1.2.3 水-煤巖耦合孔周裂隙擴(kuò)展機(jī)理研究
        1.2.4 抽采鉆孔孔周裂隙擴(kuò)展檢測(cè)技術(shù)研究
        1.2.5 存在的主要問(wèn)題
    1.3 研究?jī)?nèi)容
    1.4 研究方法和技術(shù)路線
2 應(yīng)力重分布影響的孔周應(yīng)力分布特征
    2.1 煤巖基本力學(xué)參數(shù)測(cè)定
        2.1.1 試樣制備及實(shí)驗(yàn)裝置
        2.1.2 N1206工作面煤樣力學(xué)特性測(cè)試結(jié)果
    2.2 抽采鉆孔孔周應(yīng)力分布的特性分析
        2.2.1 抽采鉆孔孔周應(yīng)力分布的影響因素
        2.2.2 抽采鉆孔孔周應(yīng)力研究的基本假定
    2.3 抽采鉆孔孔周極限平衡區(qū)范圍
        2.3.1 Mohr-Coulomb強(qiáng)度準(zhǔn)則的孔周極限平衡范圍
        2.3.2 Hoek-Brown強(qiáng)度準(zhǔn)則的孔周極限平衡范圍
        2.3.3 統(tǒng)一強(qiáng)度準(zhǔn)則的孔周極限平衡范圍
    2.4 抽采鉆孔孔周應(yīng)力重分布的極限平衡區(qū)范圍
        2.4.1 鉆孔與巷道交叉模型的計(jì)算方法
        2.4.2 鉆孔與巷道交叉模型的應(yīng)力分布特征
        2.4.3 鉆孔與巷道交叉模型的孔周極限平衡區(qū)范圍
    2.5 本章小結(jié)
3 不同應(yīng)力狀態(tài)的抽采鉆孔孔周裂隙擴(kuò)展規(guī)律
    3.1 抽采鉆孔孔周破壞模擬試驗(yàn)
        3.1.1 抽采鉆孔孔周破壞模擬試驗(yàn)設(shè)計(jì)
        3.1.2 抽采鉆孔孔周變形觀測(cè)方法
        3.1.3 抽采鉆孔孔周破壞試驗(yàn)及結(jié)果
    3.2 抽采鉆孔孔周破壞的變形演化規(guī)律
        3.2.1 孔周破壞應(yīng)力狀態(tài)分區(qū)方法
        3.2.2 抽采鉆孔孔周破壞的應(yīng)力狀態(tài)分區(qū)
        3.2.3 抽采鉆孔孔周破壞的裂紋分布
        3.2.4 抽采鉆孔孔周徑向位移演化規(guī)律
        3.2.5 抽采鉆孔孔周環(huán)向位移演化規(guī)律
        3.2.6 抽采鉆孔孔周裂隙擴(kuò)展機(jī)理
    3.3 抽采鉆孔孔周破壞的應(yīng)力演化
        3.3.1 抽采鉆孔孔周表面應(yīng)力反演模型
        3.3.2 應(yīng)力反演參數(shù)選取及驗(yàn)證
        3.3.3 抽采鉆孔孔周漸進(jìn)性破壞的表面應(yīng)力演化規(guī)律
    3.4 抽采鉆孔孔周沿軸方向應(yīng)力與裂隙分布特征
        3.4.1 抽采鉆孔孔周應(yīng)力分布特征
        3.4.2 抽采鉆孔孔周裂隙分布特征
    3.5 本章小結(jié)
4 抽采鉆孔孔周水－巖耦合裂隙擴(kuò)展規(guī)律
    4.1 抽采鉆孔孔周水－巖耦合裂隙擴(kuò)展規(guī)律試驗(yàn)研究
        4.1.1 抽采鉆孔孔周水－巖耦合試樣制備過(guò)程
        4.1.2 抽采鉆孔孔周水－巖耦合裂隙擴(kuò)展試驗(yàn)結(jié)果
    4.2 抽米鉆孔孔周水－煤巖親合表面變形規(guī)律
        4.2.1 抽采鉆孔孔周水－巖耦合徑向變形演化規(guī)律
        4.2.2 抽采鉆孔孔周水－巖耦合環(huán)向變形演化規(guī)律
    4.3 抽采鉆孔孔周水－巖耦合裂隙擴(kuò)展演化規(guī)律
        4.3.1 抽采鉆孔周典型應(yīng)力演化規(guī)律
        4.3.2 抽采鉆孔周水－巖耦合應(yīng)力演化規(guī)律
    4.4 本章小結(jié)
5 抽采鉆孔孔周水－巖耦合裂隙擴(kuò)展的超聲波特征
    5.1 抽采鉆孔孔周水－巖耦合超聲波試驗(yàn)過(guò)程
    5.2 抽采鉆孔孔周裂隙擴(kuò)展超聲波功率譜密度分析
        5.2.1 功率譜密度的計(jì)算方法
        5.2.2 抽采鉆孔周裂隙擴(kuò)展的功率譜密度演化規(guī)律
        5.2.3 抽采鉆孔周水－巖耦合裂隙擴(kuò)展功率譜密度演化規(guī)律
    5.3 抽采鉆孔孔周裂隙擴(kuò)展超聲波波形分析
        5.3.1 波形相似度計(jì)算方法
        5.3.2 抽采鉆孔孔周裂隙擴(kuò)展的波形演化規(guī)律
        5.3.3 抽采鉆孔孔周水-巖耦合裂隙擴(kuò)展波形演化規(guī)律
    5.4 抽采鉆孔孔周裂隙擴(kuò)展的等效寬度
        5.4.1 抽采鉆孔孔周裂隙等效寬度的計(jì)算方法
        5.4.2 抽采鉆孔孔周裂隙等效寬度計(jì)算修正
        5.4.3 抽采鉆孔孔周破壞過(guò)程中的等效裂隙寬度演化
    5.5 本章小結(jié)
6 抽采鉆孔孔周裂隙檢測(cè)技術(shù)及其在封孔質(zhì)量檢測(cè)的應(yīng)用
    6.1 抽采鉆孔孔周裂隙檢測(cè)技術(shù)
        6.1.1 抽采鉆孔孔周裂隙檢測(cè)原理
        6.1.2 抽采鉆孔孔周裂隙檢測(cè)裝置設(shè)計(jì)
        6.1.3 基于孔周裂隙檢測(cè)的封孔質(zhì)量檢測(cè)與評(píng)價(jià)方法
    6.2 抽采鉆孔封孔質(zhì)量現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)試驗(yàn)
        6.2.1 N1206及N2106工作面概況
        6.2.2 井下封孔質(zhì)量檢測(cè)步驟
    6.3 抽采鉆孔封孔質(zhì)量檢測(cè)結(jié)果與分析
        6.3.1 封孔質(zhì)量檢測(cè)的波形分析
        6.3.2 封孔質(zhì)量檢測(cè)的功率譜密度分析
        6.3.3 N1206及N2106工作面回風(fēng)順槽封孔質(zhì)量檢測(cè)結(jié)果
    6.4 本章小結(jié)
7 結(jié)論
    7.1 結(jié)論
    7.2 創(chuàng)新點(diǎn)
    7.3 展望
致謝
參考文獻(xiàn)
附錄
    1 在研期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文
    2 在研期間參與科研項(xiàng)目
    3 應(yīng)力反演主要源程序


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]我國(guó)煤層氣產(chǎn)業(yè)政策評(píng)價(jià)研究[J]. 鄭德志.  煤炭經(jīng)濟(jì)研究. 2019(01)
[2]煤及共伴生資源精準(zhǔn)開采科學(xué)問(wèn)題與對(duì)策[J]. 袁亮.  煤炭學(xué)報(bào). 2019(01)
[3]真三軸應(yīng)力條件下鉆孔圍巖穩(wěn)定性及塑性區(qū)特性[J]. 尹光志,魯俊,李星,劉超,李銘輝,馬波.  煤炭學(xué)報(bào). 2018(10)
[4]碎軟煤層瓦斯抽采鉆孔孔壁穩(wěn)定性分析[J]. 劉建林,劉飛,李泉新,方俊.  煤礦安全. 2018(08)
[5]模擬煤層鉆進(jìn)過(guò)程中鉆孔穩(wěn)定性試驗(yàn)研究[J]. 韓穎,張飛燕,劉少飛.  中國(guó)安全生產(chǎn)科學(xué)技術(shù). 2018(07)
[6]松軟破碎煤層瓦斯抽采鉆孔失穩(wěn)機(jī)理分析及加固技術(shù)[J]. 張英.  煤炭科學(xué)技術(shù). 2018(07)
[7]含孔試樣漸進(jìn)性破壞的表面變形特征[J]. 張?zhí)燔?張磊,李樹剛,張超,宋爽,包若羽.  煤炭學(xué)報(bào). 2017(10)
[8]基于Mohr-Coulomb準(zhǔn)則的含瓦斯煤層巷幫側(cè)塑性區(qū)寬度的探討[J]. 孫路路,程衛(wèi)民,武猛猛,韋守朋,王剛.  采礦與安全工程學(xué)報(bào). 2017(05)
[9]固-氣耦合作用下瓦斯抽采鉆孔破裂規(guī)律研究[J]. 肖福坤,張峰瑞,劉剛,樊慧強(qiáng),王一斐.  煤礦開采. 2016(04)
[10]基于Hoke-Brown準(zhǔn)則的瓦斯抽采鉆孔穩(wěn)定性分析及封孔技術(shù)[J]. 李松濤,孫玉寧,王永龍,劉春.  安全與環(huán)境學(xué)報(bào). 2016(03)

博士論文
[1]緩傾斜煤層采動(dòng)卸壓瓦斯儲(chǔ)運(yùn)優(yōu)勢(shì)通道演化機(jī)理及應(yīng)用[D]. 雙海清.西安科技大學(xué) 2017
[2]鉆孔水射流沖擊動(dòng)力破煤巖增透機(jī)制及其應(yīng)用研究[D]. 高亞斌.中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2016
[3]無(wú)煤柱煤與瓦斯共采中抽采鉆孔采動(dòng)破壞機(jī)理研究[D]. 薛飛.中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2015
[4]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]. 劉春.中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2014
[5]煤層水力壓裂裂縫擴(kuò)展規(guī)律及瓦斯抽采鉆孔優(yōu)化研究[D]. 康向濤.重慶大學(xué) 2014
[6]鉆孔封孔段失穩(wěn)機(jī)理分析及加固式動(dòng)態(tài)密封技術(shù)研究[D]. 張超.中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2014
[7]綜放開采覆巖裂隙演化與卸壓瓦斯運(yùn)移規(guī)律及工程應(yīng)用[D]. 林海飛.西安科技大學(xué) 2009
[8]富含瓦斯煤巖體采掘失穩(wěn)非線性力學(xué)機(jī)理研究[D]. 張?zhí)燔?西安科技大學(xué) 2009
[9]煤巖體水力致裂弱化的理論與應(yīng)用研究[D]. 黃炳香.中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2009
[10]復(fù)合關(guān)鍵層下采場(chǎng)壓力及煤層瓦斯?jié)B流耦合規(guī)律研究[D]. 潘宏宇.西安科技大學(xué) 2009

碩士論文
[1]余吾煤礦掘進(jìn)工作面千米鉆機(jī)抽采鉆孔穩(wěn)定性與優(yōu)化布置研究[D]. 王飛.太原理工大學(xué) 2017
[2]高壓彎頭裂紋缺陷的超聲波檢測(cè)[D]. 段有福.西安石油大學(xué) 2015
[3]相鄰及孤島工作面防水隔離煤柱留設(shè)理論基礎(chǔ)研究[D]. 師維剛.西安科技大學(xué) 2015
[4]瓦斯抽采鉆孔開孔參數(shù)測(cè)量系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D]. 田炎鑫.煤炭科學(xué)研究總院 2014
[5]小波分析在巖樣破裂聲發(fā)射檢測(cè)中的應(yīng)用[D]. 馬銳.西安科技大學(xué) 2013
[6]層理巖石聲學(xué)特性及其爆炸荷載作用下?lián)p傷特征試驗(yàn)研究[D]. 王文冰.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京） 2009
[7]材料缺陷的超聲波時(shí)間反轉(zhuǎn)定位方法研究[D]. 陳妍.哈爾濱理工大學(xué) 2009
[8]基于超聲波技術(shù)的巖體穩(wěn)定性研究[D]. 沈志華.遼寧工程技術(shù)大學(xué) 2004



本文編號(hào)：3636797