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2020年第10期
2020-10-22
156

煤层瓦斯抽采钻孔变形破坏测试技术及其应用研究

  • 作者:

    李忠辉
    王恩元
    郑安琪
    钮月
    张昕
    蔡冠楠
  • 关键词:

    瓦斯抽采钻孔
    破坏度
    失稳破坏
    塌孔
  • 作者单位:

    中国矿业大学 煤矿瓦斯与火灾防治教育部重点实验室
    中国矿业大学煤矿瓦斯治理国家工程研究中心
    中国矿业大学安全工程学院

摘要

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摘要:

为了揭示煤层瓦斯抽采钻孔失稳破坏规律及服役寿命周期特征,研发了包括钻孔变形模拟装置和钻孔变形测试装置的钻孔变形破坏测试系统,利用相似材料进行了钻孔变形破坏全过程的试验测试。研究了压力感应器压力、钻孔变形之间的关系,提出了评价钻孔变形破坏状态的指标——钻孔破坏度。基于试验测试数据建立了钻孔破坏度与压力感应器压力的定性关系,根据试验结果确定了钻孔塌孔失效的判定条件为钻孔破坏度大于50%。现场测试了瓦斯抽采钻孔的变形破坏过程,分析了钻孔破坏度随时间和孔深的变化规律,定量考察了钻孔稳定性,发现钻孔成孔后初期变形破坏速度较快,之后进入缓慢变形破坏阶段直至稳定;沿孔深方向,钻孔破坏度先增大后减小,孔深5~11m范围内钻孔破坏度最大,与巷道围岩应力分布相吻合,对确定合理封孔深度有指导意义;钻孔的变形破坏对瓦斯抽采流量影响显著,随着钻孔破坏度增加至50%及以上,钻孔失效,无法继续抽采。研究成果对合理瓦斯抽采设计、瓦斯抽采动态考察、准确评价抽采效果提供了依据。

  • 瓦斯抽采孔流量
  • 钻孔破坏度与孔深的关系
  • 钻孔破坏度
  • 测试钻孔及测点布置示意
  • 不同钻孔失效时的破坏度
  • 钻孔受载塌孔过程
  • 不同导压管长度下钻孔破坏度与相对压力关系
  • 钻孔破坏度拟合结果
  • 不同导压管长度下钻孔破坏度与相对压力关系
  • 钻孔破坏度与压头位移关系
  • 压头位移及破坏度计算结果
  • 钻孔变形测试试验装置
  • 钻孔变形模拟装置
李忠辉,王恩元,郑安琪,等.煤层瓦斯抽采钻孔变形破坏测试技术及其应用研究[J].煤炭科学技术,2020,48(10)37-44.

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