本文關(guān)鍵詞：突出松軟煤層鉆桿卡鉆力學(xué)機理研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：我國許多煤礦是高瓦斯礦井和突出礦井,煤層透氣性低,煤與瓦斯突出災(zāi)害十分嚴(yán)重,所以“雙四位一體”綜合防突措施對于煤層瓦斯災(zāi)害的防治有著重要意義。由于突出煤層往往也是松軟煤層,在施工抽采鉆孔、預(yù)測和效果檢驗孔時,常常因為鉆進發(fā)生卡鉆而導(dǎo)致鉆孔深度低、成孔率低,防突措施實施不到位,預(yù)測與效果檢驗結(jié)果不準(zhǔn)確,影響煤礦的安全高效生產(chǎn)。為解決以上問題,需要對鉆進卡鉆機理進行研究,并提出解決方案。本文針對突出松軟煤層鉆進過程中常發(fā)生的卡鉆現(xiàn)象,首先基于力學(xué)機理對螺旋鉆桿機械排粉過程中煤粉顆粒的運動規(guī)律與圓鉆桿壓風(fēng)排粉過程中煤粉顆粒的運動規(guī)律進行系統(tǒng)的分析,同時運用巖石力學(xué)理論分析鉆孔周圍應(yīng)力分布與破壞區(qū)半徑,依靠RFPA數(shù)值模擬軟件對鉆孔破壞區(qū)范圍進行模擬,結(jié)合理論分析結(jié)果確定破壞區(qū)范圍和鉆孔變形量,從而確定鉆進過程中煤粉的產(chǎn)生量,對于鶴壁六礦,42mm鉆孔產(chǎn)粉量是理想狀態(tài)的3.32倍,75mm鉆孔產(chǎn)粉量是理想狀態(tài)的3.11倍,113鉆孔產(chǎn)粉量是理想狀態(tài)的2.13倍;從控制鉆進速度的角度提出消除或減少卡鉆現(xiàn)象發(fā)生的辦法;經(jīng)過在鶴壁六礦2123上順槽與2145上順槽應(yīng)用不同類型的鉆桿進行現(xiàn)場工程應(yīng)用,確定了該方法是有效可行的,具有重要的理論和實際意義。研究結(jié)果表明:突出松軟煤層鉆進過程中發(fā)生卡鉆現(xiàn)象是由于鉆進速度過快,導(dǎo)致產(chǎn)出的煤粉量大于排出煤粉能力所致。所以控制鉆進速度,減少單位時間產(chǎn)粉量,及時排出鉆孔內(nèi)煤粉,可以很大程度的降低卡鉆幾率。在工程應(yīng)用的過程中,控制鉆進速度后,鉆孔深度提高了一倍,成孔率也大大提高,達到了高效鉆進的目的。
【關(guān)鍵詞】：突出松軟煤層 螺旋鉆桿 圓鉆桿 卡鉆 力學(xué)機理
【學(xué)位授予單位】：河南理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TD713
【目錄】：

• 致謝3-4
• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-17
• 1.1 選題背景及意義9-11
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-14
• 1.2.1 鉆進工藝?yán)碚撗芯楷F(xiàn)狀11-13
• 1.2.2 孔洞周圍煤巖體變形研究現(xiàn)狀13-14
• 1.2.3 存在的問題14
• 1.3 研究內(nèi)容與技術(shù)路線14-17
• 1.3.1 研究內(nèi)容14-15
• 1.3.2 技術(shù)路線15-17
• 2 螺旋鉆桿與圓鉆桿排粉力學(xué)機理分析17-27
• 2.1 螺旋鉆桿排粉力學(xué)機理分析17-21
• 2.1.1 煤粉運動分析17-19
• 2.1.2 煤粉運動速度分析19-20
• 2.1.3 螺旋鉆桿單位時間排煤量分析20-21
• 2.1.4 螺旋鉆桿鉆速分析21
• 2.2 圓鉆桿排粉力學(xué)機理分析21-24
• 2.2.1 煤粉運動分析21-23
• 2.2.2 煤粉運動速度與輸送量分析23-24
• 2.3 本章小結(jié)24-27
• 3 卡鉆現(xiàn)象機理分析27-31
• 3.1 卡鉆現(xiàn)象影響因素分析27-29
• 3.2 本章小節(jié)29-31
• 4 鉆孔周圍煤體應(yīng)力分布的理論研究與數(shù)值分析31-57
• 4.1 煤體的原巖應(yīng)力分布規(guī)律31-32
• 4.2 鉆孔周圍煤體的彈性應(yīng)力分布32-35
• 4.2.1 鉆孔周圍煤體物性的基本假設(shè)32-33
• 4.2.2 鉆孔周圍煤巖體彈性應(yīng)力分布方程33-34
• 4.2.3 側(cè)壓系數(shù)對鉆孔周圍煤體彈性應(yīng)力分布的影響34-35
• 4.3 鉆孔周圍煤體的彈塑性應(yīng)力分布35-40
• 4.3.1 鉆孔周圍煤體彈塑性狀態(tài)圈狀模型35-36
• 4.3.2 鉆孔周圍煤體彈塑性區(qū)應(yīng)力分布解析36-40
• 4.4 現(xiàn)場實例分析40-41
• 4.5 鉆孔周圍巖體應(yīng)力分布數(shù)值分析41-55
• 4.5.1 RFPA的基本情況介紹41-43
• 4.5.2 數(shù)值模型的建立43-45
• 4.5.3 數(shù)值模擬結(jié)果及分析45-55
• 4.6 本章小結(jié)55-57
• 5 防止卡鉆技術(shù)研究及工程應(yīng)用57-67
• 5.1 防止卡鉆技術(shù)研究57-60
• 5.1.1 鉆桿與鉆進技術(shù)的優(yōu)化改進57-58
• 5.1.2 單位時間排煤量分析58-59
• 5.1.3 單位時間產(chǎn)煤量分析59-60
• 5.2 鶴壁六礦工程應(yīng)用60-64
• 5.2.1 試驗區(qū)概況60-61
• 5.2.2 工程應(yīng)用61-64
• 5.2.3 工程應(yīng)用效果分析64
• 5.3 本章小結(jié)64-67
• 6 結(jié)論與展望67-69
• 6.1 結(jié)論67
• 6.2 展望67-69
• 參考文獻69-75
• 作者簡歷75-76
• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集76

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本文編號：405041