本文關(guān)鍵詞：穿層鉆孔周圍應(yīng)力變化特征及其對(duì)瓦斯抽采的影響

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【摘要】：煤與瓦斯突出是煤礦安全生產(chǎn)亟待解決的問題,煤與瓦斯突出事故常發(fā)生在突出煤層煤巷掘進(jìn)過程中。我國(guó)具備開采保護(hù)層條件的礦井少,鉆孔預(yù)抽煤層瓦斯逐漸成為防治煤與瓦斯突出事故的主要技術(shù)手段;同時(shí),對(duì)于低透氣性、高瓦斯煤層來說,常規(guī)預(yù)抽方法效果不突出,提高煤層瓦斯預(yù)抽效果的突破點(diǎn)在于鉆孔的布置參數(shù)及方式。目前,在解決低透氣性煤層突出問題方面主要是采用水力化鉆孔和普通鉆孔相結(jié)合的方式來達(dá)到卸載壓力、增加煤層透氣性的目的。因此,研究鉆孔周圍應(yīng)力變化特性有助于鉆孔的優(yōu)化設(shè)計(jì),對(duì)統(tǒng)籌礦井生產(chǎn)格局、緩解采掘壓力及促進(jìn)煤與瓦斯共采具有重大意義。本文采用物理實(shí)驗(yàn)、數(shù)值模擬、理論分析和現(xiàn)場(chǎng)工業(yè)試驗(yàn)等方法,開展了鉆孔直徑、鉆孔傾角、預(yù)抽時(shí)間、抽放負(fù)壓等與鉆孔周圍應(yīng)力分布和抽采影響半徑之間關(guān)系的研究,以期達(dá)到指導(dǎo)優(yōu)化鉆孔布置的目的。主要研究成果如下:⑴研究了鉆孔直徑、煤層強(qiáng)度、初始應(yīng)力、傾角對(duì)鉆孔周圍應(yīng)力變化的影響。鉆孔直徑的增大會(huì)引起煤層內(nèi)部卸壓范圍的增大,應(yīng)力集中區(qū)會(huì)向煤層深部轉(zhuǎn)移;相同位置處,強(qiáng)度小的煤層卸壓程度高,鉆孔周圍應(yīng)力集中區(qū)的應(yīng)力值與初始應(yīng)力相比增加程度大,而強(qiáng)度大的煤層恰恰相反;初始應(yīng)力值越大,鉆孔垂直方向上的卸壓范圍越大,卸壓程度越高,但在水平方向上的應(yīng)力集中程度也會(huì)越大。⑵研究了鉆孔傾角、直徑、預(yù)抽時(shí)間、抽放負(fù)壓與鉆孔抽采影響半徑的關(guān)系。鉆孔傾角的增大會(huì)引起鉆孔瓦斯抽采影響半徑先減小后增大,在傾角75°、90°時(shí)達(dá)到最小;隨著鉆孔直徑的增大,鉆孔的抽采影響半徑也增大,但增加幅度呈減小趨勢(shì),最終穩(wěn)定不變;鉆孔抽采影響半徑與預(yù)抽時(shí)間和抽采負(fù)壓的關(guān)系表現(xiàn)出相似趨勢(shì);割縫鉆孔的影響半徑為普通鉆孔的4倍以上,且割縫鉆孔的卸壓效果與割縫圓盤的方向有直接關(guān)系。⑶理論分析了煤巷與底抽巷的空間位置關(guān)系,確定了兩者的合理布置區(qū)域。從穿層鉆孔傾角、底抽巷周圍應(yīng)力分布特點(diǎn)及煤巷和底抽巷垂距、平距間的相互關(guān)系三方面入手研究,結(jié)果表明:煤巷到底抽巷的距離應(yīng)大于17m,底抽巷層位的選擇能夠影響其位置的確定,煤層傾角對(duì)底抽巷的位置選擇有一定的影響;在此基礎(chǔ)上,建立了鉆孔長(zhǎng)度的計(jì)算模型。上述研究成果對(duì)優(yōu)化鉆孔布置形式及參數(shù)、提高鉆孔預(yù)抽煤層瓦斯增透效果等方面具有重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義。
【關(guān)鍵詞】：應(yīng)力分布 抽采半徑 底抽巷 割縫鉆孔 優(yōu)化設(shè)計(jì)
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TD712.6
【目錄】：

• 致謝4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-16
• 變量注釋表16-18
• 1 緒論18-25
• 1.1 研究目的和意義18
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀簡(jiǎn)述18-22
• 1.3 主要研究目標(biāo)和內(nèi)容22-23
• 1.4 研究技術(shù)路線23-24
• 1.5 研究工作的主要進(jìn)展24-25
• 2 鉆孔周圍應(yīng)力特性實(shí)驗(yàn)研究25-38
• 2.1 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備工作25-28
• 2.2 鉆孔周圍應(yīng)力特性影響因素分析28-36
• 2.3 本章小節(jié)36-38
• 3 鉆孔抽采影響半徑數(shù)值模擬研究38-56
• 3.1 鉆孔抽采瓦斯的流固耦合模型38-41
• 3.2 鉆孔抽采影響因素分析41-52
• 3.3 模型驗(yàn)證52-55
• 3.4 本章小節(jié)55-56
• 4 底抽巷位置的優(yōu)化選擇56-63
• 4.1 底抽巷空間位置優(yōu)化56-59
• 4.2 鉆孔長(zhǎng)度模型59-62
• 4.3 本章小節(jié)62-63
• 5 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)63-68
• 5.1 試驗(yàn)地點(diǎn)概況63-64
• 5.2 抽采鉆孔布置64-65
• 5.3 效果分析65-67
• 5.4 本章小節(jié)67-68
• 6 結(jié)論與展望68-70
• 6.1 主要結(jié)論68-69
• 6.2 創(chuàng)新點(diǎn)69
• 6.3 研究展望69-70
• 參考文獻(xiàn)70-74
• 作者簡(jiǎn)歷74-76
• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集76

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前2條

1 丁厚成;蔣仲安;韓云龍;;順煤層鉆孔抽放瓦斯數(shù)值模擬與應(yīng)用[J];北京科技大學(xué)學(xué)報(bào);2008年11期

2 朱益華;陶果;方偉;王勝奎;;低滲氣藏中氣體滲流Klinkenberg效應(yīng)研究進(jìn)展[J];地球物理學(xué)進(jìn)展;2007年05期

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本文編號(hào)：754538