發(fā)布時(shí)間：2018-01-13 10:25

  本文關(guān)鍵詞：煤層力學(xué)性質(zhì)對鉆孔卸壓防沖效能的控制作用研究　出處：《中國礦業(yè)大學(xué)》2016年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：大直徑鉆孔卸壓目前作為防治沖擊礦壓的一項(xiàng)重要措施,在煤礦的卸壓解危工作中發(fā)揮著重要作用。煤層力學(xué)性質(zhì)是影響大直徑鉆孔卸壓防沖效果的重要因素,但目前相關(guān)研究不多,因此,煤層力學(xué)性質(zhì)與鉆孔卸壓防沖效果關(guān)系的研究成為亟需解決的課題。為此,文章通過理論分析、數(shù)值模擬和現(xiàn)場工業(yè)性試驗(yàn)相結(jié)合的方法,圍繞煤層力學(xué)性質(zhì)對大直徑鉆孔卸壓防沖效能的控制作用做了一些研究,為大直徑鉆孔卸壓防沖提供了思路。理論分析表明鉆孔周圍由近到遠(yuǎn)可以分為煤的殘余強(qiáng)度區(qū)、塑性區(qū)和彈性變形區(qū),并可計(jì)算三個(gè)強(qiáng)度區(qū)的范圍。據(jù)此建立了鉆孔卸壓參數(shù)確定的依據(jù),分析了鉆孔卸壓影響范圍,確定了鉆孔的卸壓圈。分析了煤層力學(xué)性質(zhì)對卸壓范圍的影響,得出:鉆孔卸壓范圍隨著煤層彈性模量的增大而減小,隨著煤層泊松比的增大而增大。模擬表明:在相同卸壓效果的前提下,鉆孔孔距與孔徑近似呈線性關(guān)系,隨著鉆孔孔徑的增大,鉆孔孔距也相應(yīng)的增大。鉆孔距徑比(孔距與孔徑的比值)與孔徑呈多次函數(shù)的關(guān)系:N3.95792 107 D4 0.00026455D3 0.0651145D2 6.9775D283.05754-=′-+-+。隨著鉆孔孔深的增加,應(yīng)力集中轉(zhuǎn)移至鉆孔端部。在相同的卸壓條件下,軟煤層中的卸壓效果相比硬煤層卸壓效果好,埋深較深的煤層卸壓效果比埋深淺的煤層卸壓效果好。在保證卸壓效果、提高卸壓效率的前提下,鉆孔間距與煤層彈性模量成負(fù)指數(shù)函數(shù)關(guān)系,與煤層泊松比成對數(shù)函數(shù)關(guān)系:-0.3861.411 0.418ln 1.3964EmaxD=e+n+。在煤層中實(shí)施卸壓鉆孔時(shí),鉆孔深度需達(dá)到原應(yīng)力峰值位置深度。研究成果在張雙樓煤礦防沖實(shí)踐中應(yīng)用效果良好,達(dá)到了防治沖擊礦壓的目的。大直徑鉆孔煤粉量和卸壓前后的CT反演結(jié)果表明,實(shí)施大直徑卸壓鉆孔后,卸壓區(qū)域應(yīng)力處于較低的水平,未有沖擊顯現(xiàn),證明了研究成果的合理性。
[Abstract]:At present, as an important measure to prevent and cure rock burst, large diameter borehole pressure relief plays an important role in the relief of coal mine pressure, and the mechanical properties of coal seam are the important factors that affect the anti-pressure and anti-scour effect of large diameter borehole. However, there are few related researches at present. Therefore, the research on the relationship between the mechanical properties of coal seam and the anti-erosion effect of borehole pressure relief has become an urgent issue to be solved. Combined with numerical simulation and field industrial test, the control effect of mechanical properties of coal seam on anti-pressure and anti-scour efficiency of large-diameter boreholes is studied. Theoretical analysis shows that the borehole around the borehole can be divided from near to far into the residual strength zone, plastic zone and elastic deformation zone. On the basis of this, the basis for determining the parameters of borehole pressure relief is established, the influence range of borehole pressure relief is analyzed, the pressure relief ring of borehole is determined, and the influence of the mechanical properties of coal seam on the pressure relief range is analyzed. It is concluded that the range of borehole pressure relief decreases with the increase of the elastic modulus of coal seam and increases with the increase of Poisson's ratio of coal seam. The simulation shows that the borehole spacing is approximately linear with the pore diameter under the same pressure relief effect. As the hole diameter increases. The borehole spacing is also increased accordingly. Ratio of borehole spacing to diameter (ratio of hole spacing to aperture). The relationship between the aperture and the aperture:: N3.95792 107 D4 0.00026455D3 0.0651145D2. 6.9775D283.05754--with the increase of borehole depth. The stress concentration is transferred to the end of the borehole. Under the same pressure relief conditions, the pressure relief effect in the soft coal seam is better than that in the hard coal seam. The pressure relief effect of the deep coal seam is better than that of the shallow coal seam. On the premise of ensuring the pressure relief effect and improving the pressure relief efficiency, the relationship between the borehole spacing and the elastic modulus of the coal seam is a negative exponential function. The logarithmic relation with Poisson's ratio of coal seam is: -0.3861.411 0.418ln 1.3964EmaxDX n. The drilling depth needs to reach the peak depth of the original stress. The research results are well used in the anti-scour practice of Zhangshuanglou Coal Mine. The results of CT inversion before and after the large diameter borehole pressure relief show that the stress in the pressure relief area is at a lower level and no impact appears after the implementation of the large diameter pressure relief drilling. The rationality of the research results is proved.
【學(xué)位授予單位】：中國礦業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TD324

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本文編號：1418488