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深部煤层抽采钻孔变形失稳影响因素研究 被引量:22
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作者 张学博 王文元 蔡行行 《煤炭科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2021年第5期159-166,共8页
为了研究深部煤层抽采钻孔变形失稳的主控因素,分析了抽采钻孔变形失稳机理,建立了三维数值模型,研究了钻孔埋深、侧压系数等对钻孔稳定性的影响,最后确定了地应力为抽采钻孔变形失稳的主控因素。结果表明:①随着钻孔埋深的增加,钻孔围... 为了研究深部煤层抽采钻孔变形失稳的主控因素,分析了抽采钻孔变形失稳机理,建立了三维数值模型,研究了钻孔埋深、侧压系数等对钻孔稳定性的影响,最后确定了地应力为抽采钻孔变形失稳的主控因素。结果表明:①随着钻孔埋深的增加,钻孔围岩的最大垂直位移、最大水平位移和最大垂直应力都随之增加,并且埋深扩大1倍,位移最大增加6.11倍,最大垂直压力增加1倍,最大垂直应力所处位置距钻孔表面距离不断增大,但垂直应力集中系数基本不变。②随着侧压系数的增大,钻孔围岩的最大垂直位移和最大水平位移都增大,最大垂直位移增加速率较快,并且侧压系数扩大1倍,钻孔的最大位移变为原来的3.29倍;钻孔最大垂直应力随之缓慢增加。③孔径和瓦斯压力对钻孔稳定性影响较小。孔径或瓦斯压力的增加导致钻孔的最大垂直位移、最大水平位移和最大垂直应力都缓慢增加。④采用套管对钻孔进行支护,钻孔变形得到一定的控制,最大垂直位移和最大水平位移都明显减少,最大垂直应力所处位置至钻孔的距离与应力集中系数都减小,并且PP套管效果最佳。⑤由埋深和侧压系数(地质构造)决定的地应力是钻孔失稳的根源,是影响抽采钻孔稳定性的主控因素。研究结果可以为矿井瓦斯治理提供理论基础。 展开更多
关键词 抽采钻孔 钻孔失稳 瓦斯抽采 深部煤层
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特厚煤层分层开采下伏煤层应力分布及破坏特征研究 被引量:13
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作者 高建良 蔡行行 +1 位作者 卢方超 王文元 《煤炭科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2021年第5期19-26,共8页
对于特厚煤层分层开采,掌握煤层开采后下伏煤层应力分布及破坏特征能够为精准判定采空区瓦斯富集区提供一定理论依据。因此,为厘清倾斜特厚煤层下伏煤层应力及塑性破坏区的分布特征,开展了不同煤层倾角工作面回采的数值模拟计算。首先... 对于特厚煤层分层开采,掌握煤层开采后下伏煤层应力分布及破坏特征能够为精准判定采空区瓦斯富集区提供一定理论依据。因此,为厘清倾斜特厚煤层下伏煤层应力及塑性破坏区的分布特征,开展了不同煤层倾角工作面回采的数值模拟计算。首先基于采空区压实理论,获得了采空区垮落岩体的应力-应变关系,进而通过迭代反演确定了破碎岩体的岩体力学参数。在此基础上,通过数值模拟计算及分析,得到了煤层倾角变化对下伏煤层应力分布及破坏特征的影响规律。结果表明:在采空区底板范围内,随着煤层倾角增大,采空区应力恢复“O”形圈不再以采空区中部走向线对称分布,而向倾向下部偏移。沿倾向,在采空区的上下两端,侧向应力集中系数均随煤层倾角增大而减小,但倾向上端侧向应力集中系数始终小于倾向下端侧向应力集中系数。沿走向,在工作面底板,超前支承应力集中系数随着煤层倾角增大而增大。最后,通过分析下伏煤层塑性破坏区的分布可知,工作面以及倾向上下端底板煤体内的塑性破坏深度均随着煤层倾角增大而增大,但倾向上端底板破坏深度始终小于倾向下端底板破坏深度;采空区底板最大塑性破坏深度所在位置逐渐远离采空区中部,向倾向下端偏移。 展开更多
关键词 煤层倾角 特厚煤层 底板应力 下伏煤层 瓦斯富集
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瓦斯爆炸冲击波在角、并联巷道内传播规律对比研究 被引量:13
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作者 高建良 吴泽琳 +2 位作者 王文祺 陈太东 蔡行行 《安全与环境学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第6期2494-2499,共6页
瓦斯爆炸冲击波在传播过程中的传播特性不仅与瓦斯体积分数、温度等条件有关,还与网络结构有关。为探究冲击波超压在对称角联网络结构内的变化特征、角联分支对主巷道内冲击波传播的影响等问题,结合实际巷道尺寸,对对称角、并联网络巷... 瓦斯爆炸冲击波在传播过程中的传播特性不仅与瓦斯体积分数、温度等条件有关,还与网络结构有关。为探究冲击波超压在对称角联网络结构内的变化特征、角联分支对主巷道内冲击波传播的影响等问题,结合实际巷道尺寸,对对称角、并联网络巷道进行了瓦斯爆炸过程的数值模拟。结果表明:受角联分支影响,分支后的巷道内冲击波衰减幅度大于并联网络中对应各点,且与角联分支距离越近,影响越大;角联分支对角联分叉前、后巷道内冲击波二次超压产生一定影响;与并联网络相比,角联网络中冲击波到达角联分叉后的超压峰值出现时间更晚;角联网络中角联分叉后各点冲击波超压峰值均低于并联网络中对应各点。 展开更多
关键词 安全工程 瓦斯爆炸 角联网络 数值模拟 冲击波超压
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掘进工作面瓦斯爆炸风门冲击载荷的数值模拟 被引量:4
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作者 高建良 陈太东 +2 位作者 王文祺 吴泽琳 蔡行行 《安全与环境学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第2期688-694,共7页
为了研究不同体积瓦斯爆炸条件下风门的冲击载荷变化规律,运用流体力学软件Fluent,结合宁煤集团羊场湾煤矿实际情况,对掘进工作面瓦斯爆炸传播过程进行了数值模拟,得到了瓦斯积聚范围对风门冲击载荷的影响规律。结果表明:直巷风门和支... 为了研究不同体积瓦斯爆炸条件下风门的冲击载荷变化规律,运用流体力学软件Fluent,结合宁煤集团羊场湾煤矿实际情况,对掘进工作面瓦斯爆炸传播过程进行了数值模拟,得到了瓦斯积聚范围对风门冲击载荷的影响规律。结果表明:直巷风门和支路风门的冲击载荷在前驱压力波的作用下出现第一次峰值,在反射冲击波的作用下出现第二次峰值;直巷风门的载荷峰值与瓦斯积聚范围近似为二次函数关系,支路风门的载荷峰值与瓦斯积聚范围近似为线性函数关系;随瓦斯积聚范围增加,支路风门的二次载荷峰值逐渐逼近甚至超过一次载荷峰值;瓦斯积聚范围超过50 m时,依据超压破坏准则,支路风门和直巷风门的载荷峰值均超过破坏载荷,两风门先后发生破坏。 展开更多
关键词 安全工程 掘进工作面 瓦斯爆炸 风门 冲击载荷 数值模拟
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回采工作面瓦斯爆炸风门冲击载荷研究 被引量:2
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作者 高建良 王文祺 +2 位作者 吴泽琳 陈太东 蔡行行 《中国安全生产科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2021年第5期73-78,共6页
为研究瓦斯爆炸后瓦斯积聚体积对风门冲击载荷的影响,结合羊场湾矿井Ⅱ020612回采工作面风门实际情况,运用Fluent软件对上隅角瓦斯积聚体积为5,35,65,95,125,155,185 m^(3)条件下的风门冲击载荷进行研究。结果表明:风门冲击载荷随时间... 为研究瓦斯爆炸后瓦斯积聚体积对风门冲击载荷的影响,结合羊场湾矿井Ⅱ020612回采工作面风门实际情况,运用Fluent软件对上隅角瓦斯积聚体积为5,35,65,95,125,155,185 m^(3)条件下的风门冲击载荷进行研究。结果表明:风门冲击载荷随时间变化出现2次峰值,第1次峰值为风门冲击载荷最大值;若风门间距离较近,则风门间的互相影响使冲击载荷形成第3次峰值。风门爆炸冲击载荷最大值与瓦斯积聚体呈现幂函数增加关系;风门达到冲击载荷最大值的时间随着瓦斯积聚体积增加呈现幂函数减小关系。研究结果可为瓦斯爆炸对风门的影响研究提供依据。 展开更多
关键词 瓦斯爆炸 风门 冲击载荷 数值模拟 瓦斯体积
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