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瓦斯抽采钻孔稳定性动态监测装置研发及应用
被引量：
11
1
作者
赵洪宝
张勉
+2 位作者
张欢
王宏冰
李福来
《煤炭科学技术》
CAS
北大核心
2018年第1期127-132,198,共7页
为实时动态监测瓦斯抽采钻孔深部稳定性,自主研发了瓦斯抽采钻孔稳定性动态监测装置,其主要由主体承载机构、高灵敏度应力应变片、快速连接杆和精密应力应变测量仪组成。该装置可采集不同角度地应力值,采集钻孔变形数据,不同材质的主体...
为实时动态监测瓦斯抽采钻孔深部稳定性,自主研发了瓦斯抽采钻孔稳定性动态监测装置,其主要由主体承载机构、高灵敏度应力应变片、快速连接杆和精密应力应变测量仪组成。该装置可采集不同角度地应力值,采集钻孔变形数据,不同材质的主体承载机构可实现钻孔稳定性加固的效果。现场实测结果表明:钻孔形变曲线可大致分为快速形变阶段、缓慢形变阶段、基本稳定阶段3个阶段;快速形变阶段与缓慢形变阶段间,缓慢形变阶段与基本稳定阶段间,均存在较明显拐点;对于不同直径钻孔中的相同深度,形变量随着直径增大而增大;对于相同直径钻孔中不同深度,浅处形变大于深处形变;瓦斯抽采钻孔形变在一定程度上影响了瓦斯抽采工作的进行。该装置具有较好的实用性和可靠性,为实时动态监测瓦斯抽采钻孔稳定性提供了一种新的手段。
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关键词
瓦斯抽采
抽采
钻孔
钻孔稳定性
监测装置
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职称材料
修正Hoek-Brown强度准则在钻孔稳定性分析中的应用
被引量：
11
2
作者
吴顺川
姜日华
+1 位作者
张诗淮
张敏
《岩土力学》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2018年第S2期1-13,共13页
钻孔稳定性分析是深部钻探工程的重要科学问题之一,选择合理的强度准则有助于提高钻孔稳定性预测的准确性,可有效地减少钻孔崩落事件的发生。由于广泛使用的Hoek-Brown准则忽略了中间主应力的影响,应用时无法充分发挥岩石强度潜能。引...
钻孔稳定性分析是深部钻探工程的重要科学问题之一,选择合理的强度准则有助于提高钻孔稳定性预测的准确性,可有效地减少钻孔崩落事件的发生。由于广泛使用的Hoek-Brown准则忽略了中间主应力的影响,应用时无法充分发挥岩石强度潜能。引入一种有效克服诸多经典强度准则的奇异性与非外凸性缺陷的修正Hoek-Brown强度准则,将其应用于水平、垂直和倾斜钻孔稳定性分析中的最小泥浆压力计算,同时与Mohr-Coulomb、Drucker-Prager、Hoek-Brown、3D Hoek-Brown、Mogi-Coulomb和修正Lade准则等经典强度准则预测值进行对比。研究结果表明,修正Hoek-Brown准则与修正Lade、Mogi-Coulomb和3DHoek-Brown准则的预测结果相近,且修正Hoek-Brown预测值与实际工程所用泥浆的相对误差分别为2.1%和0.76%,证明修正Hoek-Brown准则应用于钻孔稳定性分析的适用性与准确性;最小泥浆压力随钻孔深度增加呈线性递增,且受钻孔方位角和倾斜角的影响;Mohr-Coulomb与Hoek-Brown准则所预测的最小泥浆压力值最大,增加了实际工程泥浆的用量,Drucker-Prager准则所预测的最小泥浆压力最小,但给出的预测结果偏于危险,易发生钻孔失稳;基于修正Hoek-Brown准则可得到理论上最佳的钻孔位置(即所需最小泥浆压力值达到最小),为钻井工程师进行钻孔位置优化提供有益参考。
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关键词
钻孔稳定性
修正Hoek-Brown强度准则
钻孔
崩落
最小泥浆压力
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职称材料
深部瓦斯抽采钻孔稳定性与成孔控制数值分析
被引量：
22
3
作者
李志华
涂敏
姚向荣
《中国煤炭》
北大核心
2011年第3期85-89,共5页
为了提高瓦斯抽采钻孔成孔率,以丁集煤矿11-2回风巷地质条件为背景,采用FLAC3D数值模拟软件和理论分析,研究了抽采钻孔稳定性影响因素,并对成孔控制技术进行了数值分析。研究结果表明,影响钻孔稳定性的因素有:侧压系数、岩体力学强度、...
为了提高瓦斯抽采钻孔成孔率,以丁集煤矿11-2回风巷地质条件为背景,采用FLAC3D数值模拟软件和理论分析,研究了抽采钻孔稳定性影响因素,并对成孔控制技术进行了数值分析。研究结果表明,影响钻孔稳定性的因素有:侧压系数、岩体力学强度、初始应力(埋深)、钻孔围压和围岩力学强度;钻孔稳定性随着侧压系数增大、岩体力学强度降低、采深加大和钻孔围岩力学强度减小而降低;抽采负压对钻孔稳定性的影响很小;随着钻孔围压的增大、围岩强度强化区范围的增加,钻孔的二次应力影响范围反而减小,塑性区半径减小,孔壁径向位移减小,钻孔更容易处于稳定平衡状态。
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关键词
瓦斯抽采
钻孔
钻孔稳定性
成孔控制侧压系数
径向位移
数值模拟
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职称材料
模拟煤层钻进过程中钻孔稳定性试验研究
被引量：
7
4
作者
韩颖
张飞燕
刘少飞
《中国安全生产科学技术》
CAS
CSCD
北大核心
2018年第7期32-39,共8页
钻孔钻进过程的实验室模拟及失稳现象捕捉,是钻孔失稳破坏机制研究的关键环节。通过构建模拟煤层钻进过程中钻孔失稳监测系统及方法,探讨了轴压、吸附平衡压力、气体种类及煤的变质程度对钻孔稳定性的影响规律,得出不同试验条件下的孔...
钻孔钻进过程的实验室模拟及失稳现象捕捉,是钻孔失稳破坏机制研究的关键环节。通过构建模拟煤层钻进过程中钻孔失稳监测系统及方法,探讨了轴压、吸附平衡压力、气体种类及煤的变质程度对钻孔稳定性的影响规律,得出不同试验条件下的孔周煤体应力变化及孔壁、孔底破坏特征。研究结果表明:随轴压及吸附平衡压力的增大,孔周煤体峰值应力最大值逐渐增大,孔壁变形及孔底破坏趋于严重,甚至发生喷孔;与N2相比,当煤样吸附CO2时,孔周煤体峰值应力最大值较大,孔壁变形及孔底破坏也较为严重;随煤的变质程度的加大,孔周煤体峰值应力最大值及卸压范围呈先增大后减小的趋势,试验所用焦煤应力集中现象及孔壁、孔底破坏程度最为严重。
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关键词
模拟煤层
钻进过程
钻孔稳定性
监测系统
峰值应力
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职称材料
下分层不同层位千米钻孔稳定性研究
被引量：
6
5
作者
石占山
梁冰
+1 位作者
王岩
秦冰
《应用数学和力学》
CSCD
北大核心
2017年第9期1041-1052,共12页
抽采钻孔的稳定性影响到抽采工程效果的好坏.采动作用下,位于底板下方不同层位千米钻孔的加卸载路径不同.为得到采动作用对不同层位钻孔稳定性的影响,分析了底板不同层位钻孔加卸载路径.依据该路径,设计十种数值模拟计算方案,对底板钻...
抽采钻孔的稳定性影响到抽采工程效果的好坏.采动作用下,位于底板下方不同层位千米钻孔的加卸载路径不同.为得到采动作用对不同层位钻孔稳定性的影响,分析了底板不同层位钻孔加卸载路径.依据该路径,设计十种数值模拟计算方案,对底板钻孔在不同速率加卸载、变速加卸载两种方式下的破坏范围、孔壁位移进行了分析,得到了加卸载结束后各方案对应的塑性区分布范围及加卸载过程中孔壁位移曲线.依据数值计算得到的卸载速率与形变恢复滞后性的关系,建立了考虑卸载速率变化的钻孔周边切应力计算模型.研究结果表明:加载速率对钻孔周边的破坏范围几乎不产生影响;卸载过程中,钻孔周边破坏范围与初始卸载应力及卸载速率相关,在进行底板顺层抽采钻孔布置时需综合考虑布孔位置处的应力值及卸载速率.
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关键词
特厚煤层
水平分层开采
千米
钻孔稳定性
采动底板
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职称材料
顶板高位定向钻孔瓦斯抽采技术及工程实践
被引量：
8
6
作者
王学强
杨鑫
徐景德
《中国矿业》
北大核心
2024年第8期158-168,共11页
针对大孔径定向钻孔稳定性较差而影响瓦斯抽采效果的问题,本文以陕西省大佛寺煤矿40103工作面为工程背景,首先采用FLAC^(3D)模拟研究了不同孔径下钻孔围岩应力、位移及塑性变形情况,并开展了等效应力护孔效果分析;其次对不同直径及内支...
针对大孔径定向钻孔稳定性较差而影响瓦斯抽采效果的问题,本文以陕西省大佛寺煤矿40103工作面为工程背景,首先采用FLAC^(3D)模拟研究了不同孔径下钻孔围岩应力、位移及塑性变形情况,并开展了等效应力护孔效果分析;其次对不同直径及内支撑护孔管开展了轴向抗压实验;最后通过高位定向钻孔现场实践,进一步验证选配孔径和层位对钻孔抽采效果的影响。研究结果表明:对于四种不同孔径(100 mm、130 mm、160 mm、200 mm)的顶板钻孔,随着孔径的增大,钻孔稳定性随之降低,周边岩体逐渐失稳发生变形,现场宜选择Φ160 mm钻孔。在模拟施加等效应力护孔后,钻孔围岩应力集中得到缓解,周边岩体位移和塑性破坏区也随之减小;与普通护孔管(无内支撑)相比,内支撑结构护孔管的抗压性能显著提高,一字形和十字形效果较好,十字形护孔管抗压强度是普通护孔管的4倍;现场施工Φ160 mm顶板高位定向钻孔取得了较好的抽采效果,工作面从切眼推采至315 m期间,冒落带(13~15 m)第一层位、冒落带(23~25 m)第二层位、裂隙带(33~36 m)第三层位抽采瓦斯流量分别为1.46~4.21 m^(3)/min、1.58~5.32 m^(3)/min、1.53~6.02 m^(3)/min。
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关键词
高位定向
钻孔
钻孔稳定性
岩性
孔径
层位
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职称材料
救援钻孔用双钻头扭矩自平衡钻进系统理论与实验
被引量：
4
7
作者
高科
张聪
+4 位作者
赵研
李旭
闻育民
吕晓姝
谢晓波
《煤田地质与勘探》
CAS
CSCD
北大核心
2022年第11期85-93,共9页
快速安全构建应急救援通道是在矿山事故发生后解救井下被困人员的有效方法,常规救援井钻进技术主要有潜孔锤冲击钻进技术和复合钻进技术,存在钻机结构庞大、钻进工艺复杂、对地层扰动大和中靶率低等不足,尤其在破碎地层易产生二次事故,...
快速安全构建应急救援通道是在矿山事故发生后解救井下被困人员的有效方法,常规救援井钻进技术主要有潜孔锤冲击钻进技术和复合钻进技术,存在钻机结构庞大、钻进工艺复杂、对地层扰动大和中靶率低等不足,尤其在破碎地层易产生二次事故,很难有效满足救援要求。为确保救援钻孔的地层适应性和孔壁稳定性,提出了双钻头扭矩自平衡钻进方法,建立了双钻头逆向驱动数学模型,通过独立逆向驱动内外2个钻头实现双钻头的同步逆向回转碎岩,上部钻具主要受简单的轴向拉压力作用,对井壁产生的扰动微弱。同时,双钻头交替给进互相扶正,可有效防止孔斜,实现精确中靶。双钻头扭矩自平衡钻进系统主要包括近钻头驱动局部扭力闭式自平衡、内外钻头钻压调节和钻具传压隔扭3大部分。依据该系统的功能需求,设计了钻具整体结构系统,并利用有限元分析软件对内钻头传扭轴、调压丝杆和传压隔扭轴承座等关键部件进行强度校核与优化,研制了一套双钻头扭矩自平衡钻进系统功能样机。对整套系统双钻头同步回转、交替给进、系统密封和自动控制等进行一系列测试和调控检测,并开展针对软、中硬和硬3种不同岩性岩石的室内钻进试验,结果表明:该系统对孔壁和岩心的扰动小、中靶率高,在不同岩性地层均具有较高的钻进速度,验证了双钻头在近钻头驱动下扭矩自平衡的可行性,为矿山灾害生命保障救援通道的快速安全构建提供了一种安全高效的方法。
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关键词
应急救援
自平衡钻进
钻孔稳定性
双钻头
安全透巷
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职称材料
大直径地面钻井采空区采动区瓦斯抽采理论与技术
被引量：
128
8
作者
袁亮
郭华
+2 位作者
李平
梁运培
廖斌琛
《煤炭学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2013年第1期1-8,共8页
地面钻井抽采采空采动区瓦斯技术在世界范围内的应用越来越广泛,然而仍存在着瓦斯流量和浓度偏低以及钻井稳定性差的问题。基于淮南矿业集团和澳大利亚的应用实践,开展了大直径地面钻井提高瓦斯抽采效果的理论与技术研究。通过对围岩采...
地面钻井抽采采空采动区瓦斯技术在世界范围内的应用越来越广泛,然而仍存在着瓦斯流量和浓度偏低以及钻井稳定性差的问题。基于淮南矿业集团和澳大利亚的应用实践,开展了大直径地面钻井提高瓦斯抽采效果的理论与技术研究。通过对围岩采动影响和瓦斯抽采效果的数值模拟,参考瓦斯高效抽采范围的高位环形体理念,进行了抽采管径分别为244.5 mm和177.8 mm的大直径地面钻井设计和抽采瓦斯试验。试验结果表明:大直径地面钻井在抽采效果、控制工作面瓦斯涌出以及钻井稳定性上均明显优于普通钻井,瓦斯抽采总量可达316.7万m3,瓦斯纯量达170万m3,服务时间达106 d,能够有效地控制工作面回风瓦斯浓度;地面钻井布置于回风巷一侧在抽采效果上优于进风巷一侧,前者瓦斯抽采量和浓度分别高于后者33.7%和75.3%。
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关键词
大直径钻井
采空区
采动区
瓦斯
地面钻井
钻孔稳定性
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职称材料
题名
瓦斯抽采钻孔稳定性动态监测装置研发及应用
被引量：
11
1
作者
赵洪宝
张勉
张欢
王宏冰
李福来
机构
中国矿业大学(北京)资源与安全工程学院
河南省瓦斯地质与瓦斯治理重点实验室-省部共建国家重点实验室培育基地
深井瓦斯抽采与围岩控制技术国家地方联合工程实验室
河南理工大学
中国石油大学(华东)地球科学与技术学院
出处
《煤炭科学技术》
CAS
北大核心
2018年第1期127-132,198,共7页
基金
国家自然科学基金资助项目(51474220)
深井瓦斯抽采与围岩控制技术国家地方联合工程实验室开放基金资助项目(G201603)
河南省瓦斯地质与瓦斯治理重点实验室-省部共建国家重点实验室培育基地开放基金资助项目(WS2017A06)
文摘
为实时动态监测瓦斯抽采钻孔深部稳定性,自主研发了瓦斯抽采钻孔稳定性动态监测装置,其主要由主体承载机构、高灵敏度应力应变片、快速连接杆和精密应力应变测量仪组成。该装置可采集不同角度地应力值,采集钻孔变形数据,不同材质的主体承载机构可实现钻孔稳定性加固的效果。现场实测结果表明:钻孔形变曲线可大致分为快速形变阶段、缓慢形变阶段、基本稳定阶段3个阶段;快速形变阶段与缓慢形变阶段间,缓慢形变阶段与基本稳定阶段间,均存在较明显拐点;对于不同直径钻孔中的相同深度,形变量随着直径增大而增大;对于相同直径钻孔中不同深度,浅处形变大于深处形变;瓦斯抽采钻孔形变在一定程度上影响了瓦斯抽采工作的进行。该装置具有较好的实用性和可靠性,为实时动态监测瓦斯抽采钻孔稳定性提供了一种新的手段。
关键词
瓦斯抽采
抽采
钻孔
钻孔稳定性
监测装置
Keywords
gas drainage
drainge borehole
drill stability
monitoring and measuring device
分类号
TD67 [矿业工程—矿山机电]
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职称材料
题名
修正Hoek-Brown强度准则在钻孔稳定性分析中的应用
被引量：
11
2
作者
吴顺川
姜日华
张诗淮
张敏
机构
北京科技大学金属矿山高效开采与安全教育部重点实验室
昆明理工大学国土资源工程学院
出处
《岩土力学》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2018年第S2期1-13,共13页
基金
国家自然科学基金项目(No.51774020)~~
文摘
钻孔稳定性分析是深部钻探工程的重要科学问题之一,选择合理的强度准则有助于提高钻孔稳定性预测的准确性,可有效地减少钻孔崩落事件的发生。由于广泛使用的Hoek-Brown准则忽略了中间主应力的影响,应用时无法充分发挥岩石强度潜能。引入一种有效克服诸多经典强度准则的奇异性与非外凸性缺陷的修正Hoek-Brown强度准则,将其应用于水平、垂直和倾斜钻孔稳定性分析中的最小泥浆压力计算,同时与Mohr-Coulomb、Drucker-Prager、Hoek-Brown、3D Hoek-Brown、Mogi-Coulomb和修正Lade准则等经典强度准则预测值进行对比。研究结果表明,修正Hoek-Brown准则与修正Lade、Mogi-Coulomb和3DHoek-Brown准则的预测结果相近,且修正Hoek-Brown预测值与实际工程所用泥浆的相对误差分别为2.1%和0.76%,证明修正Hoek-Brown准则应用于钻孔稳定性分析的适用性与准确性;最小泥浆压力随钻孔深度增加呈线性递增,且受钻孔方位角和倾斜角的影响;Mohr-Coulomb与Hoek-Brown准则所预测的最小泥浆压力值最大,增加了实际工程泥浆的用量,Drucker-Prager准则所预测的最小泥浆压力最小,但给出的预测结果偏于危险,易发生钻孔失稳;基于修正Hoek-Brown准则可得到理论上最佳的钻孔位置(即所需最小泥浆压力值达到最小),为钻井工程师进行钻孔位置优化提供有益参考。
关键词
钻孔稳定性
修正Hoek-Brown强度准则
钻孔
崩落
最小泥浆压力
Keywords
borehole stability
modified Hoek-Brown strength criterion
borehole breakout
minimum mud pressure
分类号
P634 [天文地球—地质矿产勘探]
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职称材料
题名
深部瓦斯抽采钻孔稳定性与成孔控制数值分析
被引量：
22
3
作者
李志华
涂敏
姚向荣
机构
安徽理工大学能源与安全学院
中国矿业大学煤炭资源与安全开采国家重点实验室
淮南职业技术学院
出处
《中国煤炭》
北大核心
2011年第3期85-89,共5页
基金
"十一五"国家科技支撑计划资助项目(HNKY-JT-JS-(2009)12号)
中国矿业大学煤炭资源与安全开采国家重点实验室开放研究基金资助项目(09KF03)
国家自然科学基金项目(51074003)
文摘
为了提高瓦斯抽采钻孔成孔率,以丁集煤矿11-2回风巷地质条件为背景,采用FLAC3D数值模拟软件和理论分析,研究了抽采钻孔稳定性影响因素,并对成孔控制技术进行了数值分析。研究结果表明,影响钻孔稳定性的因素有:侧压系数、岩体力学强度、初始应力(埋深)、钻孔围压和围岩力学强度;钻孔稳定性随着侧压系数增大、岩体力学强度降低、采深加大和钻孔围岩力学强度减小而降低;抽采负压对钻孔稳定性的影响很小;随着钻孔围压的增大、围岩强度强化区范围的增加,钻孔的二次应力影响范围反而减小,塑性区半径减小,孔壁径向位移减小,钻孔更容易处于稳定平衡状态。
关键词
瓦斯抽采
钻孔
钻孔稳定性
成孔控制侧压系数
径向位移
数值模拟
Keywords
gas drainage borehole
borehole stability
hole-forming control side pressure coefficient
radial displacement
numerical simulation.
分类号
TD712.6 [矿业工程—矿井通风与安全]
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职称材料
题名
模拟煤层钻进过程中钻孔稳定性试验研究
被引量：
7
4
作者
韩颖
张飞燕
刘少飞
机构
河南理工大学能源科学与工程学院
中原经济区煤层(页岩)气河南省协同创新中心
深井岩层控制与瓦斯抽采国家安监局科技支撑平台
河南理工大学安全科学与工程学院
河南省瓦斯地质与瓦斯治理重点实验室-省部共建国家重点实验室培育基地
出处
《中国安全生产科学技术》
CAS
CSCD
北大核心
2018年第7期32-39,共8页
基金
国家自然科学基金项目(51404093)
河南省瓦斯地质与瓦斯治理重点实验室-省部共建国家重点实验室培育基地开放基金项目(WS2012A09
+8 种基金
WS2017B11
WS2017A01)
国家安全生产监督管理总局安全生产重大事故防治关键技术科技项目(henan-0025-2015AQ
henan-0007-2015AQ)
河南省博士后科研项目(2017014)
河南省教育厅科学技术研究重点项目(14A440012)
焦作市科技计划项目(2014400013)
河南理工大学博士基金项目(B2008-15
B2012-093)
文摘
钻孔钻进过程的实验室模拟及失稳现象捕捉,是钻孔失稳破坏机制研究的关键环节。通过构建模拟煤层钻进过程中钻孔失稳监测系统及方法,探讨了轴压、吸附平衡压力、气体种类及煤的变质程度对钻孔稳定性的影响规律,得出不同试验条件下的孔周煤体应力变化及孔壁、孔底破坏特征。研究结果表明:随轴压及吸附平衡压力的增大,孔周煤体峰值应力最大值逐渐增大,孔壁变形及孔底破坏趋于严重,甚至发生喷孔;与N2相比,当煤样吸附CO2时,孔周煤体峰值应力最大值较大,孔壁变形及孔底破坏也较为严重;随煤的变质程度的加大,孔周煤体峰值应力最大值及卸压范围呈先增大后减小的趋势,试验所用焦煤应力集中现象及孔壁、孔底破坏程度最为严重。
关键词
模拟煤层
钻进过程
钻孔稳定性
监测系统
峰值应力
Keywords
simulated coal seam
drilling process
borehole stability
monitoring system
peak stress
分类号
X936 [环境科学与工程—安全科学]
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职称材料
题名
下分层不同层位千米钻孔稳定性研究
被引量：
6
5
作者
石占山
梁冰
王岩
秦冰
机构
辽宁工程技术大学矿业学院
辽宁工程技术大学力学与工程学院
煤科集团沈阳研究院有限公司
出处
《应用数学和力学》
CSCD
北大核心
2017年第9期1041-1052,共12页
基金
国家重点研发计划(2016YFC0600704
2016YFC0801404)~~
文摘
抽采钻孔的稳定性影响到抽采工程效果的好坏.采动作用下,位于底板下方不同层位千米钻孔的加卸载路径不同.为得到采动作用对不同层位钻孔稳定性的影响,分析了底板不同层位钻孔加卸载路径.依据该路径,设计十种数值模拟计算方案,对底板钻孔在不同速率加卸载、变速加卸载两种方式下的破坏范围、孔壁位移进行了分析,得到了加卸载结束后各方案对应的塑性区分布范围及加卸载过程中孔壁位移曲线.依据数值计算得到的卸载速率与形变恢复滞后性的关系,建立了考虑卸载速率变化的钻孔周边切应力计算模型.研究结果表明:加载速率对钻孔周边的破坏范围几乎不产生影响;卸载过程中,钻孔周边破坏范围与初始卸载应力及卸载速率相关,在进行底板顺层抽采钻孔布置时需综合考虑布孔位置处的应力值及卸载速率.
关键词
特厚煤层
水平分层开采
千米
钻孔稳定性
采动底板
Keywords
extra-thick coal seam
horizontal slice mining
stability of kilometer drilling
mining floor
分类号
TD726 [矿业工程—矿井通风与安全]
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职称材料
题名
顶板高位定向钻孔瓦斯抽采技术及工程实践
被引量：
8
6
作者
王学强
杨鑫
徐景德
机构
陕西煤业股份有限公司
北京科技大学大安全科学研究院
华北科技学院高等教育研究所
出处
《中国矿业》
北大核心
2024年第8期158-168,共11页
基金
国家自然科学基金面上项目资助(编号:51874134)
国家自然科学青年基金项目资助(编号:52204196)。
文摘
针对大孔径定向钻孔稳定性较差而影响瓦斯抽采效果的问题,本文以陕西省大佛寺煤矿40103工作面为工程背景,首先采用FLAC^(3D)模拟研究了不同孔径下钻孔围岩应力、位移及塑性变形情况,并开展了等效应力护孔效果分析;其次对不同直径及内支撑护孔管开展了轴向抗压实验;最后通过高位定向钻孔现场实践,进一步验证选配孔径和层位对钻孔抽采效果的影响。研究结果表明:对于四种不同孔径(100 mm、130 mm、160 mm、200 mm)的顶板钻孔,随着孔径的增大,钻孔稳定性随之降低,周边岩体逐渐失稳发生变形,现场宜选择Φ160 mm钻孔。在模拟施加等效应力护孔后,钻孔围岩应力集中得到缓解,周边岩体位移和塑性破坏区也随之减小;与普通护孔管(无内支撑)相比,内支撑结构护孔管的抗压性能显著提高,一字形和十字形效果较好,十字形护孔管抗压强度是普通护孔管的4倍;现场施工Φ160 mm顶板高位定向钻孔取得了较好的抽采效果,工作面从切眼推采至315 m期间,冒落带(13~15 m)第一层位、冒落带(23~25 m)第二层位、裂隙带(33~36 m)第三层位抽采瓦斯流量分别为1.46~4.21 m^(3)/min、1.58~5.32 m^(3)/min、1.53~6.02 m^(3)/min。
关键词
高位定向
钻孔
钻孔稳定性
岩性
孔径
层位
Keywords
high-level directional drilling
drilling stability
lithology
diameter
horizon
分类号
TD712 [矿业工程—矿井通风与安全]
TU459.2 [建筑科学—岩土工程]
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职称材料
题名
救援钻孔用双钻头扭矩自平衡钻进系统理论与实验
被引量：
4
7
作者
高科
张聪
赵研
李旭
闻育民
吕晓姝
谢晓波
机构
吉林大学建设工程学院
地热资源开发技术与装备教育部工程研究中心
瓦萨大学电气工程与能源技术系
阿尔托大学土木工程学院
出处
《煤田地质与勘探》
CAS
CSCD
北大核心
2022年第11期85-93,共9页
基金
国家重点研发计划课题(2018YFC0808201)
国家自然科学基金项目(42172345,41972324)。
文摘
快速安全构建应急救援通道是在矿山事故发生后解救井下被困人员的有效方法,常规救援井钻进技术主要有潜孔锤冲击钻进技术和复合钻进技术,存在钻机结构庞大、钻进工艺复杂、对地层扰动大和中靶率低等不足,尤其在破碎地层易产生二次事故,很难有效满足救援要求。为确保救援钻孔的地层适应性和孔壁稳定性,提出了双钻头扭矩自平衡钻进方法,建立了双钻头逆向驱动数学模型,通过独立逆向驱动内外2个钻头实现双钻头的同步逆向回转碎岩,上部钻具主要受简单的轴向拉压力作用,对井壁产生的扰动微弱。同时,双钻头交替给进互相扶正,可有效防止孔斜,实现精确中靶。双钻头扭矩自平衡钻进系统主要包括近钻头驱动局部扭力闭式自平衡、内外钻头钻压调节和钻具传压隔扭3大部分。依据该系统的功能需求,设计了钻具整体结构系统,并利用有限元分析软件对内钻头传扭轴、调压丝杆和传压隔扭轴承座等关键部件进行强度校核与优化,研制了一套双钻头扭矩自平衡钻进系统功能样机。对整套系统双钻头同步回转、交替给进、系统密封和自动控制等进行一系列测试和调控检测,并开展针对软、中硬和硬3种不同岩性岩石的室内钻进试验,结果表明:该系统对孔壁和岩心的扰动小、中靶率高,在不同岩性地层均具有较高的钻进速度,验证了双钻头在近钻头驱动下扭矩自平衡的可行性,为矿山灾害生命保障救援通道的快速安全构建提供了一种安全高效的方法。
关键词
应急救援
自平衡钻进
钻孔稳定性
双钻头
安全透巷
Keywords
emergency rescue
self-balancing drilling
borehole stability
dual-bit
safe roadway penetration
分类号
TD41 [矿业工程—矿山机电]
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职称材料
题名
大直径地面钻井采空区采动区瓦斯抽采理论与技术
被引量：
128
8
作者
袁亮
郭华
李平
梁运培
廖斌琛
机构
淮南矿业(集团)有限责任公司
The Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation
出处
《煤炭学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2013年第1期1-8,共8页
文摘
地面钻井抽采采空采动区瓦斯技术在世界范围内的应用越来越广泛,然而仍存在着瓦斯流量和浓度偏低以及钻井稳定性差的问题。基于淮南矿业集团和澳大利亚的应用实践,开展了大直径地面钻井提高瓦斯抽采效果的理论与技术研究。通过对围岩采动影响和瓦斯抽采效果的数值模拟,参考瓦斯高效抽采范围的高位环形体理念,进行了抽采管径分别为244.5 mm和177.8 mm的大直径地面钻井设计和抽采瓦斯试验。试验结果表明:大直径地面钻井在抽采效果、控制工作面瓦斯涌出以及钻井稳定性上均明显优于普通钻井,瓦斯抽采总量可达316.7万m3,瓦斯纯量达170万m3,服务时间达106 d,能够有效地控制工作面回风瓦斯浓度;地面钻井布置于回风巷一侧在抽采效果上优于进风巷一侧,前者瓦斯抽采量和浓度分别高于后者33.7%和75.3%。
关键词
大直径钻井
采空区
采动区
瓦斯
地面钻井
钻孔稳定性
Keywords
large-diameter borehole
goal
mining disturbed zone
methane gas
surface horehole
borehole stability
分类号
TD712.6 [矿业工程—矿井通风与安全]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
瓦斯抽采钻孔稳定性动态监测装置研发及应用
赵洪宝
张勉
张欢
王宏冰
李福来
《煤炭科学技术》
CAS
北大核心
2018
11
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职称材料
2
修正Hoek-Brown强度准则在钻孔稳定性分析中的应用
吴顺川
姜日华
张诗淮
张敏
《岩土力学》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2018
11
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职称材料
3
深部瓦斯抽采钻孔稳定性与成孔控制数值分析
李志华
涂敏
姚向荣
《中国煤炭》
北大核心
2011
22
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职称材料
4
模拟煤层钻进过程中钻孔稳定性试验研究
韩颖
张飞燕
刘少飞
《中国安全生产科学技术》
CAS
CSCD
北大核心
2018
7
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职称材料
5
下分层不同层位千米钻孔稳定性研究
石占山
梁冰
王岩
秦冰
《应用数学和力学》
CSCD
北大核心
2017
6
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职称材料
6
顶板高位定向钻孔瓦斯抽采技术及工程实践
王学强
杨鑫
徐景德
《中国矿业》
北大核心
2024
8
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职称材料
7
救援钻孔用双钻头扭矩自平衡钻进系统理论与实验
高科
张聪
赵研
李旭
闻育民
吕晓姝
谢晓波
《煤田地质与勘探》
CAS
CSCD
北大核心
2022
4
在线阅读
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职称材料
8
大直径地面钻井采空区采动区瓦斯抽采理论与技术
袁亮
郭华
李平
梁运培
廖斌琛
《煤炭学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2013
128
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职称材料
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