本文選題：瓦斯壓力測定 + 鉆孔密封�。� 參考：《河南理工大學(xué)》2015年博士論文

【摘要】：造成瓦斯壓力測定成功率較低除了人為因素等原因之外,其中一個重要的原因就是測壓封孔不嚴(yán)密,目前封孔存在的主要問題有:封孔的起始位置選擇不合理、封孔長度難以確定、封孔工藝和注漿壓力不合理、封孔材料不適用,難以封堵巷道周圍煤巖體的裂隙等。本文通過對與煤層瓦斯壓力測定中封孔質(zhì)量密切相關(guān)的巷道周圍煤巖體應(yīng)力應(yīng)變及蠕變效應(yīng)、封孔注漿材料、封孔起始位置、封孔長度和注漿壓力進(jìn)行理論、數(shù)值模擬計算、實(shí)驗室實(shí)驗以及現(xiàn)場工程應(yīng)用檢驗等方面的研究。取得了以下主要成果:(1)對巷道周圍巖體物理力學(xué)特性進(jìn)行研究,之后進(jìn)行了巷道周邊應(yīng)力應(yīng)變以及塑性區(qū)的數(shù)值模擬,同時對成莊煤礦煤巷的蠕變效應(yīng)進(jìn)行研究,得出了巷道蠕變效應(yīng)對鉆孔密封性的影響,找出了合理的封孔起始位置(鉆孔孔口向里6.8m以上)和合理的封孔長度(11m),為達(dá)到改善封孔效果,準(zhǔn)確測定煤層瓦斯壓力奠定了理論基礎(chǔ)。得出了埋深越深、巷道斷面越大,蠕變效應(yīng)對巷道的影響越大,彈塑性區(qū)的范圍也就越大,因而在封孔時必須考慮埋深和巷道斷面因素對封孔起始位置和封孔長度的影響。(2)對鉆孔周邊應(yīng)力應(yīng)變進(jìn)行了數(shù)值模擬研究,得出了鉆孔周邊應(yīng)力應(yīng)變及塑性區(qū)模型。封孔距離較短時時,選擇球形注漿理論,封孔距離較長時,選擇柱面注漿理論,本文采用柱面注漿理論進(jìn)行注漿研究,并建立了鉆孔注漿模型。(3)加入了復(fù)配早強(qiáng)劑與緩凝劑改性后,超細(xì)硫鋁酸鹽注漿材料性能有了很大的提高,優(yōu)化選取早強(qiáng)改性劑、流動性改性劑和煤體表面浸潤性改善劑的配比,使得摻加了多種外加劑的硫鋁酸鹽注漿材料可以保證注漿材料注入煤體后能夠以較快的速度反應(yīng)凝結(jié),同時產(chǎn)生較強(qiáng)的抗壓強(qiáng)度以及在注入煤體前具有良好的流動性,同時超細(xì)化以后注漿材料對于微裂隙的充填也有很好的效果,且凝固后體積也并未出現(xiàn)收縮。(4)通過對成莊礦的現(xiàn)場本煤層鉆孔測壓真實(shí)情況進(jìn)行數(shù)值模擬和實(shí)測驗證,研究了巷道蠕變效應(yīng)對鉆孔封孔起始位置以及封孔段長度的影響。采用了注改性后的硫鋁酸鹽水泥基注漿材料進(jìn)行現(xiàn)場注漿封孔試驗,試驗結(jié)果表明:改性后的超細(xì)硫鋁酸鹽水泥基注漿材料可以對煤壁裂隙進(jìn)行擴(kuò)散充填,且填充效果良好。采用數(shù)值模擬確定了合理的注漿壓力5MPa。采用“兩堵一注”封孔方式壓注改性后的硫鋁酸鹽水泥基注漿材料的封孔技術(shù)進(jìn)行壓力測定的結(jié)果為0.24MPa-0.63MPa,對比先前礦上測得的相對瓦斯壓力值不到0.1MPa提高了2-6倍,實(shí)測的煤層瓦斯壓力值與根據(jù)實(shí)測瓦斯含量間接計算得到的煤層瓦斯壓力吻合度高,相對誤差2.04%-10.71%,平均為5.85%。
[Abstract]:The success rate of gas pressure measurement is low except for human factors. One of the important reasons is the tight seal hole. The main problems of sealing hole are: the selection of the opening position of the sealing hole is unreasonable, the length of sealing hole is difficult to be determined, the sealing process and grouting pressure are not reasonable, the sealing material is not applicable and it is difficult to block the sealing material. In this paper, the stress strain and creep effect of coal and rock mass surrounding the roadway, the sealing hole grouting material, the opening position, the length of sealing hole and the grouting pressure, which are closely related to the sealing quality of the coal seam gas pressure are closely related to the coal and rock mass of the coal seam, in this paper, the numerical simulation calculation, the laboratory experiment and the field engineering application inspection are carried out. The following main achievements are obtained: (1) the physical and mechanical properties of the rock mass around the roadway are studied, and the stress and strain around the tunnel and the numerical simulation of the plastic zone are carried out. At the same time, the creep effect of the coal roadway in the Cheng Zhuang coal mine is studied, and the effect of the creep effect of the roadway on the sealing property of the borehole is obtained, and the rationality is found out. In order to improve the sealing effect and accurately determine the coal seam gas pressure, the starting position of the sealing hole (the hole opening above 6.8m) and the reasonable sealing length (11m) laid a theoretical foundation for the accurate measurement of the coal seam gas pressure. The deeper the depth of the buried depth, the greater the roadway section, the greater the influence of the creep effect to the roadway, the greater the scope of the elastoplastic zone, so it must be sealed in the sealing hole. The influence of the depth of buried depth and the tunnel section on the opening position and the length of the sealing hole is considered. (2) the stress strain around the borehole is numerically simulated, and the stress strain and the plastic zone model around the borehole are obtained. When the sealing distance is short, the theory of spherical grouting is selected and the cylinder grouting theory is selected when the sealing distance is long. This paper adopts the theory of cylinder grouting. The grouting theory of cylinder grouting is studied and the drilling grouting model has been established. (3) after the modification of the compound early strong agent and retarder, the performance of the superfine sulphoaluminate grouting material has been greatly improved, the early strength modifier is selected, the mixture ratio of the fluidity modifier and the surface wetting agent of the coal body is added, which makes the addition of a variety of admixtures. The sulphoaluminate grouting material can ensure that the grouting material can be condensed at a faster rate after injection of the coal into the coal body, at the same time, it produces strong compressive strength and has good fluidity before the injection of coal. At the same time, the grouting material has a good effect on the filling of the micro fissure after super refining, and the volume does not appear after the solidification. (4) the effect of the creep effect on the opening position of the borehole and the length of the sealing section was studied through the numerical simulation and test verification of the real situation of the borehole pressure measurement in the site of the site of Cheng Zhuang coal mine. The test results showed that the modified sulphur aluminate saline mud base grouting material was used for field grouting sealing test. The test results showed that the modification was modified. The later superfine sulphoaluminate mud base grouting material can spread and fill the crack of the coal wall, and the filling effect is good. The numerical simulation is used to determine the reasonable grouting pressure 5MPa. using "two plugging one injection" sealing method to press the Modified Sulphoaluminate mud base grouting material. The result of pressure determination is 0.24MPa. -0.63MPa, the relative gas pressure measured by the previous ore is 2-6 times higher than that of 0.1MPa. The measured coal seam gas pressure is in good agreement with the coal seam gas pressure calculated indirectly by the measured gas content, and the relative error is 2.04%-10.71%, the average is 5.85%.

【學(xué)位授予單位】：河南理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TD712.3

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本文編號：1867560