本文關(guān)鍵詞：高壓水射流沖蝕膨脹泥巖實驗研究及在煤礦的應(yīng)用

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【摘要】：在常規(guī)濕式鉆進過程中,鉆孔內(nèi)膨脹性泥巖遇水后會產(chǎn)生快速膨脹,引起鉆桿與鉆孔空間閉合或部分閉合,導(dǎo)致鉆具被夾或卡住,引起抱、卡鉆事故,影響鉆進及后期抽采活動進度,嚴(yán)重的抱、卡鉆事故會引起鉆具的丟失,造成財產(chǎn)損失。本文針對穿層鉆孔瓦斯預(yù)抽鉆進中由于膨脹泥巖引起的抱、卡鉆問題,依托復(fù)合動力災(zāi)害下大采長回采工作面中間底位巷區(qū)域瓦斯治理技術(shù)研究項目,進行了高壓水射流沖蝕膨脹泥巖研究以及現(xiàn)場驗證高壓水射流切割膨脹泥巖對解決抱、卡鉆問題的有效性。首先進行了高壓水射流沖蝕膨脹泥巖室內(nèi)實驗,分析了沖蝕關(guān)鍵參數(shù)對膨脹泥巖沖蝕效果的影響,并得出了適合現(xiàn)場應(yīng)用的參數(shù)范圍;其次通過現(xiàn)場試驗得到高壓水射流切割膨脹泥巖鉆進相對于普通濕式鉆進的抱、卡鉆率明顯降低的結(jié)果,驗證了高壓水射流切割膨脹泥巖鉆進能有效解決穿膨脹泥巖的抱、卡鉆問題,從而為預(yù)防穿膨脹泥巖鉆進中抱、卡鉆事故提供了一種新的解決方法,對鉆進及煤礦瓦斯災(zāi)害防治具有重要意義。本文主要的研究成果有:①應(yīng)用高壓水射流沖蝕膨脹泥巖實驗,對平煤集團某礦泥巖進行了沖蝕效果研究。研究表明:沖蝕深度、沖蝕速率及沖蝕直徑隨單一沖蝕參數(shù)的增加而增加,且沖蝕速率整體呈現(xiàn)先減小,后增大,再減小的趨勢,這是由于在沖蝕過程相應(yīng)階段存在表面或徑向約束先增大,后減小和再增大的過程,從而影響沖蝕速率的變化;在整個沖蝕過程,巖石試件完整性均較好,無肉眼可見裂紋,在5min內(nèi)產(chǎn)生的泥巖碎塊相對較小,寬度和厚度均小于20mm,而5~10min(不包括5min)內(nèi)產(chǎn)生了寬度大于20mm塊狀巖石碎塊。②基于實驗結(jié)果,獲取了適于現(xiàn)場應(yīng)用的參數(shù)范圍,壓力、噴嘴直徑、時間分別可取30~35MPa、2mm、5min,經(jīng)現(xiàn)場驗證表明所獲取參數(shù)范圍符合現(xiàn)場試驗要求。③以高壓水射流沖蝕膨脹泥巖實驗數(shù)據(jù)及分析結(jié)果為基礎(chǔ),在平頂山某礦進行了現(xiàn)場試驗,與普通濕式鉆進相比,高壓水射流切割膨脹泥巖鉆進能降低鉆進過程中的抱、卡鉆率,有效解決穿膨脹泥巖鉆進過程的抱、卡鉆問題。
【關(guān)鍵詞】：膨脹泥巖 高壓水射流 破巖機理 鉆進
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TD712.6
【目錄】：

• 中文摘要3-4
• 英文摘要4-8
• 1 緒論8-15
• 1.1 研究意義8
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀8-13
• 1.2.1 巖石特性研究現(xiàn)狀8-11
• 1.2.2 高壓水射流研究現(xiàn)狀及應(yīng)用11-13
• 1.3 研究內(nèi)容及技術(shù)路線13-15
• 1.3.1 研究內(nèi)容13
• 1.3.2 技術(shù)路線13-15
• 2 高壓水射流破巖理論15-20
• 2.1 高壓水射流破巖理論模型15-17
• 2.2 高壓水射流破巖模式17-19
• 2.3 小結(jié)19-20
• 3 高壓水射流沖蝕膨脹泥巖實驗研究20-32
• 3.1 實驗試件及設(shè)備20-23
• 3.2 實驗方案及步驟23-24
• 3.2.1 實驗方案23
• 3.2.2 實驗步驟23-24
• 3.3 實驗結(jié)果及分析24-31
• 3.3.1 沖蝕深度分析24-26
• 3.3.2 沖蝕速率分析26-28
• 3.3.3 沖蝕直徑分析28-29
• 3.3.4 沖蝕質(zhì)量分析29-31
• 3.4 小結(jié)31-32
• 4 現(xiàn)場應(yīng)用32-43
• 4.1 現(xiàn)場概況32-33
• 4.2 高壓水射切割膨脹泥巖成套裝備33-37
• 4.3 切割膨脹泥巖鉆進方案及步驟37-41
• 4.3.1 鉆進方案37-38
• 4.3.2 現(xiàn)場應(yīng)用步驟38-41
• 4.4 結(jié)果及分析41-42
• 4.5 小結(jié)42-43
• 5 結(jié)論與建議43-44
• 5.1 結(jié)論43
• 5.2 建議43-44
• 致謝44-46
• 參考文獻46-50
• 附錄50
• A. 作者在攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表論文和專利目錄50
• B. 作者在攻讀碩士學(xué)位期間參加科研項目情況50

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