基于大直径钻孔钻进多参量的煤体应力钻测方法

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作者 赵同彬 赵志刚 +3 位作者 齐炎山 尹延春 牛旭 李淇凡 《煤炭科学技术》 北大核心 2025年第1期122-132,共11页

煤体高应力是冲击地压发生的必要条件,及时准确测量评估煤体应力是冲击地压预警工作的关键环节。大直径钻孔是煤矿冲击地压防治最常用的预卸压、卸压解危和应力调控方法,研发和应用基于大直径卸压钻孔的煤体应力随钻测量技术方法,可以... 煤体高应力是冲击地压发生的必要条件,及时准确测量评估煤体应力是冲击地压预警工作的关键环节。大直径钻孔是煤矿冲击地压防治最常用的预卸压、卸压解危和应力调控方法,研发和应用基于大直径卸压钻孔的煤体应力随钻测量技术方法,可以得到煤矿井下大量煤体应力数据。本文根据煤体钻削破坏特征,对钻头破煤进行了力学分析,以钻头钻削力为纽带,研究了钻头受力与煤体应力关系,建立了煤体钻削力学模型,给出了包含钻进多参量的煤体应力反演方程;开展不同强度和煤体应力的原煤室内钻进实验,验证了力学模型的准确性和适用性,自主研制了大直径卸压钻机配套的随钻测量装置,开展煤矿井下实测实验,获取钻头位移、转速、转矩随时间变化数据,计算得到不同钻孔深度的煤体应力,给出了卸压孔区应力场分布形态,并与钻进能量和钻进时间进行了比较分析。结果表明,室内钻进实验加载应力与钻削力学模型计算应力平均误差为4.9%、最大误差为15.7%;现场实测煤体应力随孔深呈现先上升后下降的趋势,与煤壁支承压力分布规律一致,同一钻孔的煤体应力、钻进时间和钻进能量随孔深变化曲线基本一致,表明高应力区钻孔消耗能量较多,所需钻进时间也较长;对比相邻钻孔应力发现,先施工钻孔的应力峰值较高,后施工钻孔应力峰值较低,且峰值位置向深部转移,表明先施工钻孔起到明显的卸压作用。通过建立钻进多参量和煤体应力的定量关系,进行基于大直径卸压钻孔钻进多参量的煤体应力原位测量,将大直径卸压钻孔从卸压工程孔拓展为应力测量孔,实现钻孔卸压与应力测量评估一体化。 展开更多

关键词 大直径卸压钻孔 钻削力学模型 煤体应力 钻进多参量 钻测方法

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高应力强扰动煤层大直径钻孔动载防冲特性:以园子沟煤矿1012007工作面为例

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作者 孙彬 张顺峰 +2 位作者 张跃恒 高虎 徐东 《科学技术与工程》 北大核心 2025年第18期7566-7574,共9页

针对高应力强扰动煤层大直径钻孔卸压防冲能力有限等问题,采用理论分析、数值模拟和现场试验等方法,研究了大直径钻孔扰动卸压防冲机理,提出了大直径钻孔卸压防冲控制技术措施,提高了高应力强扰动煤层卸压防冲性能。研究表明:大直径钻... 针对高应力强扰动煤层大直径钻孔卸压防冲能力有限等问题,采用理论分析、数值模拟和现场试验等方法,研究了大直径钻孔扰动卸压防冲机理,提出了大直径钻孔卸压防冲控制技术措施,提高了高应力强扰动煤层卸压防冲性能。研究表明:大直径钻孔卸压范围与钻孔半径、围岩应力和扰动应力增量呈正比,与破碎区和塑性区间约束力成反比,增大大直径钻孔卸压范围,可增大动载应力波能量衰减量,转移静载能量于围岩深部,降低煤层冲击危险性;扰动系数增大,大直径钻孔卸压范围与钻孔周围集聚弹性能呈增大趋势,钻孔振动加速度随扰动系数和冲击能量增大呈指数型增长,扰动系数大于2,叠加冲击动载影响,大直径钻孔堵塞,达到极限防冲能力;采用密集钻孔法和反复掏钻法可增大大直径钻孔卸压范围,降低煤层冲击危险性,现场试验后巷道围岩变形量降低31.5%~67.0%,煤体应力值低于临界预警值,巷道围岩稳定性显著提升。 展开更多

关键词 高应力 强扰动 冲击地压 大直径钻孔 卸压防冲

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采动增量静载荷加载下煤层卸压钻孔响应规律及其极限性

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作者 潘俊锋 马宏源 +3 位作者 邹磊 马文涛 吕大钊 闫耀东 《采矿与岩层控制工程学报》 北大核心 2025年第1期34-48,共15页

为了探索煤层巷帮大直径预卸压钻孔在工作面超前支承压力等增量静载加载条件下的防冲卸压效应,采用理论分析、室内试验以及数值模拟等方法,对采动增量静载加载条件下煤层卸压钻孔响应规律及其极限性进行了研究。理论分析结果表明,静载... 为了探索煤层巷帮大直径预卸压钻孔在工作面超前支承压力等增量静载加载条件下的防冲卸压效应,采用理论分析、室内试验以及数值模拟等方法,对采动增量静载加载条件下煤层卸压钻孔响应规律及其极限性进行了研究。理论分析结果表明,静载加载下,大直径钻孔二次调整,破裂区和塑性区发生扩展变化,降低了增量静载的集中程度,但随着加载程度的升高,破裂区煤体逐渐塌落,碎胀后充满整个钻孔,自由变形补偿空间减小,并约束塑性区的扩展,卸压能力逐渐减弱。室内试验结果表明,钻孔煤样峰值强度与加载速度具有明显的正相关性;输入的弹性能和加载速度成正相关;耗散能与加载速度成负相关。数值模拟结果表明,随着静载加载速度及应力集中程度的增加,钻孔卸压区范围和卸压幅度逐渐减小,钻孔围岩塑性区体积逐渐减小,卸压区内的峰值弹性能逐渐升高,钻孔耗散弹性能的能力降低;引入卸压幅度、应力增幅以及弹性能储能率3个指标,分析了大直径钻孔的响应卸荷极限性。研究结果可为类似条件下的钻孔卸压方案设计提供参考。 展开更多

关键词 冲击地压 增量静载 大直径卸压钻孔 响应规律 卸压极限性

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穿层大直径钻孔预抽煤巷条带瓦斯机理与应用

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作者 贺峻 刘红威 +4 位作者 刘小平 罗平 郑旭 王飞 周苛 《煤炭科学技术》 北大核心 2025年第8期240-251,共12页

为了解决低渗高突煤层煤巷条带区域消突困难的难题,开展穿层大直径钻孔预抽煤巷条带瓦斯机理与应用研究。以寺家庄煤矿为工程实例,采用离散元和有限元模拟分析软件,数值分析普通钻孔和穿层大直径钻孔周围裂隙发育和瓦斯运移规律;通过现... 为了解决低渗高突煤层煤巷条带区域消突困难的难题,开展穿层大直径钻孔预抽煤巷条带瓦斯机理与应用研究。以寺家庄煤矿为工程实例,采用离散元和有限元模拟分析软件,数值分析普通钻孔和穿层大直径钻孔周围裂隙发育和瓦斯运移规律;通过现场试验,分析穿层大直径钻孔预抽煤巷条带瓦斯效果。研究结果表明,当穿层钻孔直径为60~400mm时,随着钻孔孔径的增大,突出煤层裂隙数呈指数增长;钻孔孔径小于210mm时,裂隙数增长较快;钻孔孔径在210~400mm时,裂隙数增长趋于平缓。当穿层钻孔倾角(与水平方向夹角)为30°~90°时,随着倾角的增大,突出煤层裂隙数呈指数增长,倾角为90°时裂隙数达到最大值。在普通钻孔抽采条件下,抽采70d时回风巷两侧仍存在大量瓦斯含量大于8m^(3)/t的条带区域,无法完全消突;抽采120d时,回风巷两侧可基本实现消突。在预抽煤巷处每组增加2个普通钻孔抽采条件下,消突时间缩短至100d。增加穿层大直径钻孔后,消突时间缩短至70d。经实践验证,穿层大直径钻孔的瓦斯体积分数和瓦斯纯量在抽采的前2个月内均远高于普通钻孔。穿层大直径钻孔提高了钻孔瓦斯抽采率,优化了突出煤层的消突效果,保证了煤巷的安全掘进。 展开更多

关键词 突出煤层 底抽巷 穿层大直径钻孔 瓦斯预抽

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煤层厚度影响下大直径钻孔卸压释能机理 被引量：10

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作者 张东晓 王翔宇 +5 位作者 郭伟耀 张悦颖 赵同彬 吴震 方恒宇 张骞 《煤炭科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期40-50,共11页

煤层厚度变化是影响大直径钻孔卸压效果的重要因素之一。基于等效弹性模量原理建立了大直径钻孔卸压弹性力学模型,以某矿不同工作面为工程背景,研究了不同煤层厚度条件下大直径钻孔卸压煤体应力分布特征和能量释放规律,探讨了煤层厚度... 煤层厚度变化是影响大直径钻孔卸压效果的重要因素之一。基于等效弹性模量原理建立了大直径钻孔卸压弹性力学模型,以某矿不同工作面为工程背景,研究了不同煤层厚度条件下大直径钻孔卸压煤体应力分布特征和能量释放规律,探讨了煤层厚度影响下大直径钻孔卸压释能机理。研究结果表明:当大直径钻孔卸压参数相同时,薄煤层中原岩应力、钻孔切向应力及其塑性区范围均大于厚煤层;大直径钻孔周边应力峰值随煤层厚度增加呈非线性减小趋势,当煤层厚度由1 m增加到9 m,应力峰值由23.2 MPa降低到20.2 MPa,降低12.9%;大直径钻孔卸压释能率随着煤层厚度增加呈减小趋势,当煤层厚度由1 m增加到9 m,大直径钻孔卸压释能率由68.7%降低到45.8%,即相同大直径钻孔卸压参数条件下薄煤层卸压效果更好;当大直径钻孔卸压参数相同时,钻孔切向应力随着煤层厚度增加而减小,导致煤体破碎区和塑性区范围以及存储弹性能释放量减小,即钻孔卸压释能率降低。某矿1208工作面和1203工作面煤层厚度分别为9.08、4.95 m,虽然两工作面采取了相同的大直径钻孔参数,但1208工作面巷道围岩变形破坏更为严重,对大直径卸压钻孔参数优化后,煤体平均钻屑量由2.48 kg/m下降到1.76 kg/m,表明随着煤层厚度增加,需采取减小钻孔间距、增大钻孔直径等措施来达到更好的卸压效果。 展开更多

关键词 冲击地压 大直径钻孔 煤层厚度 应力演化 卸压释能

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近距离薄煤层群首采层卸压瓦斯协同抽采技术研究 被引量：5

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作者 倪廉钦 李忠备 +3 位作者 高杰 付光胜 张晓玉 袁安营 《中国安全生产科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期70-77,共8页

为有效解决近距离薄煤层群开采首采层上、下邻近层大量卸压瓦斯涌入的治理问题,以某煤矿为研究对象,采用理论分析和数值模拟的方法,研究近距离薄煤层群开采条件下卸压瓦斯运移规律,并根据富集特征确定卸压瓦斯抽采钻孔的空间位置。研究... 为有效解决近距离薄煤层群开采首采层上、下邻近层大量卸压瓦斯涌入的治理问题,以某煤矿为研究对象,采用理论分析和数值模拟的方法,研究近距离薄煤层群开采条件下卸压瓦斯运移规律,并根据富集特征确定卸压瓦斯抽采钻孔的空间位置。研究结果表明:首采层开采覆岩导气裂隙带最大发育高为10.3~23.2 m。设计超大直径顺层预抽钻孔高0.8 m,宽2.08 m;顶板定向长钻孔终孔最优抽采位置为垂直距离开采层顶板15.0~23.0 m,水平距离回风侧20.5~27.5 m;2条埋管抽采最佳错距为距底板高1.1,1.7 m,深入采空区11.3,20.8 m。优化后的布置参数应用于现场实践,试验工作面回采期间上隅角瓦斯体积分数保持在0.7%以下。研究结果能够实现近距离薄煤层群开采条件下卸压瓦斯高效抽采,保证矿井安全高效生产。 展开更多

关键词 近距离薄煤层群 裂隙发育 协同抽采 超大直径顺层钻孔 顶板定向长钻孔 埋管抽采

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基于局部矿井刚度理论的煤柱冲击机理及防治

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作者 高富强 卢志国 +5 位作者 彭相愿 娄金福 曹舒雯 王晓卿 陆闯 杨磊 《煤炭科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第9期125-136,共12页

冲击地压频发严重威胁煤炭资源安全高效回收,冲击地压机理研究是预测预警和灾害防治的基础。针对某矿井应力环境稳定且未受到动载影响的条件下发生的冲击事件,引入局部矿井刚度(LMS)概念,并以该矿井冲击事件高发区域为工程背景,综合运... 冲击地压频发严重威胁煤炭资源安全高效回收,冲击地压机理研究是预测预警和灾害防治的基础。针对某矿井应力环境稳定且未受到动载影响的条件下发生的冲击事件,引入局部矿井刚度(LMS)概念,并以该矿井冲击事件高发区域为工程背景,综合运用数值分析和现场实测等方法,分析复杂采掘布置条件下大空间尺度采掘作业过程中煤柱力学响应规律,并考察该过程中局部矿井刚度演化。指出采掘作业导致局部矿井刚度降低,煤层及其顶底板系统中能量快速积累,超过煤柱破坏所需能量,在失稳瞬间迅速释放造成煤柱冲击破坏,并对比分析随工作面推进局部矿井刚度演化与现场地音及微震实测数据。基于煤柱冲击破坏机理,结合该矿生产实际,采用大直径钻孔弱化煤体,降低冲击危险性,并以实测微震数据验证防冲效果。研究表明:(1)煤柱变形、载荷及弹性能量积累随采掘作业整体呈增长趋势,但LMS呈降低趋势,采出空间尺寸及其与研究区域间距离是主要影响因素,LMS对工作面回采响应程度显著大于巷道掘进,工作面回采对LMS降低显著影响范围是巷道掘进的3.67倍,单位推进距离下LMS降幅是巷道掘进的6.41倍。(2)随工作面推进LMS演化与现场地音及微震数据的良好对应关系,表明煤层回采导致LMS降低直接影响煤柱破坏方式,煤层及其顶底板系统中能量随LMS降低而快速积累,在煤柱承载能力降低时迅速释放,致使煤柱发生冲击破坏。(3)采用大直径钻孔弱化煤体后,微震能量及频次均显著降低,表明大直径钻孔破坏该区域煤体,降低煤柱峰后刚度,冲击危险性降低。 展开更多

关键词 煤炭开采 冲击地压 局部矿井刚度 煤柱响应 能量演化 大直径钻孔防冲

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碎软煤层大直径钻孔围岩损伤演化及瓦斯运移规律模拟研究 被引量：7

8

作者 任仲久 《矿业安全与环保》 CAS 北大核心 2024年第1期92-101,共10页

针对碎软突出煤层瓦斯抽采效率低的问题,提出采用大直径钻孔抽采瓦斯以降低煤层瓦斯含量、预防瓦斯突出灾害。以瓦斯吸附运移、煤体变形和损伤的控制方程为基础,建立碎软含瓦斯煤层应力损伤—渗流耦合模型,反映瓦斯与煤层的耦合响应。利... 针对碎软突出煤层瓦斯抽采效率低的问题,提出采用大直径钻孔抽采瓦斯以降低煤层瓦斯含量、预防瓦斯突出灾害。以瓦斯吸附运移、煤体变形和损伤的控制方程为基础,建立碎软含瓦斯煤层应力损伤—渗流耦合模型,反映瓦斯与煤层的耦合响应。利用COMSOL Multiphysics软件模拟研究碎软煤层大直径钻孔围岩损伤演化及瓦斯运移规律,分析钻孔附近损伤区域内瓦斯含量变化及不同钻孔间距的抽采达标情况,对大直径钻孔间距进行优化。研究结果表明:大直径钻孔周围煤体中出现了较大范围的损伤破坏区,其渗透率大幅度增高,使瓦斯能够快速从损伤区域的煤体内运移至抽采钻孔中,为碎软煤层瓦斯高效抽采创造了条件。确定钻孔间距6 m、孔径300 mm的大直径钻孔进行瓦斯预抽,煤层瓦斯含量小于6.2 m^(3)/t,满足抽采达标条件,同时可降低施工费用。 展开更多

关键词 碎软煤层 大直径钻孔 应力损伤—渗流耦合 瓦斯抽采 数值模拟

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煤层防冲卸压钻孔动载响应规律及其极限性 被引量：3

9

作者 潘俊锋 马宏源 +3 位作者 贺海鸿 闫耀东 马小辉 马文涛 《煤炭科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第9期137-149,共13页

冲击危险性巷道围岩遭受外界动载荷扰动,常导致冲击地压发生。为了探索煤层大直径预卸压钻孔在动载扰动条件下的防冲卸压作用,综合采用理论分析、实验室试验以及数值模拟等方法,开展煤层防冲卸压钻孔动载响应规律及其极限性研究。结果表... 冲击危险性巷道围岩遭受外界动载荷扰动,常导致冲击地压发生。为了探索煤层大直径预卸压钻孔在动载扰动条件下的防冲卸压作用,综合采用理论分析、实验室试验以及数值模拟等方法,开展煤层防冲卸压钻孔动载响应规律及其极限性研究。结果表明:大直径钻孔卸压区内的煤体形成弱结构,增大了衰减动载的能力,降低了冲击发生的可能性。低动载扰动下,孔洞裂隙扩展,声发射累计事件随着扰动周期增加呈上升趋势;较高动载扰动下,钻孔煤样损伤破裂程度加剧,声发射事件以高能量为主。随着动载能级和扰动周期增加,应力集中区、弹性高能区与钻孔之间的距离缩短,影响范围增大,围岩运动趋势增强,弹性能集聚程度增加;在低动载能级扰动下,钻孔发挥耗能卸压防冲的作用,能够维护围岩的稳定性,在高能级动载扰动驱动下,大直径钻孔防冲失效,钻孔孔壁易发生动力失稳破坏,造成围岩失稳。总体上大直径卸压钻孔存在弱化结构,能够耗能减冲,降低动载扰动程度,但在高能、高频动载扰动下,卸压钻孔围岩运动趋势增强,破裂响应程度剧烈,防冲效能存在极限性。 展开更多

关键词 冲击地压 大直径 卸压钻孔 动载响应 卸压极限性 冲击地压防治

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高应力断层构造区巷道冲击破坏特征研究 被引量：4

10

作者 王飞 李明利 +1 位作者 武轶凡 蔡东 《工矿自动化》 CSCD 北大核心 2024年第7期55-63,共9页

断层构造区静动载应力耦合作用加剧了井下断层区围岩冲击危险性,断层构造区巷道围岩应力分布规律及冲击动载响应特征存在显著特殊性。目前对于断层构造区的冲击研究主要集中于工作面采场附近,但对于断层构造区巷道冲击破坏鲜有研究。以... 断层构造区静动载应力耦合作用加剧了井下断层区围岩冲击危险性,断层构造区巷道围岩应力分布规律及冲击动载响应特征存在显著特殊性。目前对于断层构造区的冲击研究主要集中于工作面采场附近,但对于断层构造区巷道冲击破坏鲜有研究。以陕西某矿深埋高应力断层构造区巷道为工程背景,分析了断层构造区巷道围岩变形破坏力学特征:①断层面存在明显应力阻隔效应,正断层附近存在上盘应力集中区和下盘应力降低区2个特殊应力区。巷道由于断层面影响,巷帮静载集中应力呈现非对称分布特征,远离断层面侧应力集中程度大于靠近断层面侧,该侧巷道围岩冲击破坏危险程度增大。②断层面对于应力波传递产生明显阻隔作用,正断层上盘动载响应大于下盘动载响应,由于巷道两帮应力非对称分布特征,右帮动载响应明显大于左帮。基于上述特征,提出了断层构造区巷道围岩“卸(大直径钻孔卸压)−支(梯次加固成层式吸能防冲支护)”协同防冲控制技术,工程试验结果表明:①巷道围岩采取“卸−支”协同防冲处理措施后,巷道两帮应力集中区往围岩深部转移3~5 m,应力峰值降低18.5%~20.3%,巷道帮部围岩应力集中程度显著降低。②采用“卸−支”协同防冲处理措施前,巷道顶底板及两帮变形量分别为856,334,325,567 mm,巷道围岩变形破坏严重,采用“卸−支”协同防冲处理措施后,巷道围岩变形量降低35.69%~62.03%,巷道围岩稳定性增强。③钻孔煤粉量显著低于临界粉煤量,巷道围岩动力显现降低。 展开更多

关键词 高应力断层构造区 冲击地压 断层面 巷道围岩 巷道防冲 大直径钻孔卸压 梯次加固成层式吸能防冲支护

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多工艺反循环钻井技术发展现状与展望 被引量：1

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作者 邓虎 范黎明 许期聪 《钻采工艺》 CAS 北大核心 2024年第1期60-72,共13页

反循环钻井技术与正循环钻井技术相反,循环介质和地层岩屑从钻具水眼返出井口,其裸眼环空保持相对静止,此种钻井方式有利于实现超大尺寸井眼高效携砂、恶性井漏井段的防漏治漏以及敏感性储层的有效保护,同时也为水平井钻井过程中的窄钻... 反循环钻井技术与正循环钻井技术相反,循环介质和地层岩屑从钻具水眼返出井口,其裸眼环空保持相对静止,此种钻井方式有利于实现超大尺寸井眼高效携砂、恶性井漏井段的防漏治漏以及敏感性储层的有效保护,同时也为水平井钻井过程中的窄钻井液密度窗口、井眼净化和水平段长度延伸等需求提供新的技术方案。文章通过梳理开展反循环钻井技术以来各家反循环钻井技术的研究进展与成果,总结了单壁钻杆反循环钻井技术、双壁钻杆反循环钻井技术、单壁钻杆+双壁钻杆反循环钻井技术、多通道钻具反循环钻井技术的工作原理及技术特色、适应的工作环境等,并在此基础上提出了反循环钻井技术在油气钻井领域的发展方向及建议。文章的研究成果可以为反循环研究工作提供信息,助力深井超深井超大尺寸井眼提速钻进、井漏等复杂井眼处理以及非常规油气资源安全效益开发提供技术支撑。 展开更多

关键词 反循环钻井技术 大尺寸井眼 提速提效 防漏治漏 储层保护 窄钻井液密度窗口 水平段延伸

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煤巷掘进水力掏槽防治煤与瓦斯突出技术 被引量：52

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作者 魏国营 郭中海 +2 位作者 谢伦荣 辛新平 单智勇 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第2期172-176,共5页

通过理论研究和工业试验,确定了水力掏槽新掘进防突措施,并提出了适合焦作矿区的防突措施参数,系统评价了水力掏槽防突措施的有效性、适应性和安全性.研究结果表明:水力掏槽防突措施是高压水通过水枪产生高流量的稳定射流破碎前方煤体... 通过理论研究和工业试验,确定了水力掏槽新掘进防突措施,并提出了适合焦作矿区的防突措施参数,系统评价了水力掏槽防突措施的有效性、适应性和安全性.研究结果表明:水力掏槽防突措施是高压水通过水枪产生高流量的稳定射流破碎前方煤体形成槽硐,槽硐周围煤体得到充分卸压,释放出大量瓦斯,煤体物理力学性质发生改变.当卸压槽具有足够面积时,在巷道周围形成卸压和排放瓦斯的煤带,解除突出危险性.2 000 m严重突出地区巷道掘进表明:正常掘进期间未发生一次突出,巷道安全掘进速度提高2倍以上. 展开更多

关键词 煤巷掘进 水力掏槽 煤与瓦斯突出 防突措施 高压射流

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大直径煤层钻孔注水压裂防治冲击地压数值模拟 被引量：5

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作者 杨月 潘一山 +2 位作者 罗浩 李忠华 徐军 《辽宁工程技术大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2014年第4期451-455,共5页

为消除冲击地压危险性,采用数值分析方法模拟大直径煤层钻孔注水压裂过程,分析单孔不同侧压系数和多孔不同布置方式下注水压裂效果.研究结果表明:注水使煤层大范围卸压,产生的大量裂隙削弱煤体应力,水的作用改变煤体的物理力学性质,有... 为消除冲击地压危险性,采用数值分析方法模拟大直径煤层钻孔注水压裂过程,分析单孔不同侧压系数和多孔不同布置方式下注水压裂效果.研究结果表明:注水使煤层大范围卸压,产生的大量裂隙削弱煤体应力,水的作用改变煤体的物理力学性质,有效防治冲击地压发生;裂缝扩展方向与侧压系数相关,随侧压系数增大,裂缝扩展方向由竖直方向转为水平方向;不同钻孔布置方式卸压效果不同,沿垂直方向四方布置卸压范围比单排布置和三花布置高出35.8%和31.3%,四方布置更适合于冲击地压矿井厚煤层开采,分析结果对冲击地压矿井安全开采具有重要指导意义. 展开更多

关键词 大直径 煤层钻孔 水力压裂 冲击地压 RFPA 裂缝 侧压系数 卸压范围

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孤岛工作面冲击地压多指标监测及危险性区域划分 被引量：9

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作者 姜希印 陶维国 《工矿自动化》 北大核心 2020年第1期44-49,共6页

孤岛工作面回采过程中受煤柱应力集中和工作面动压的叠加影响,容易发生冲击地压灾害。现有方法采用单一指标对冲击危险性进行预警,存在较大的预警误差,无法全面反映采掘过程中的冲击危险性。针对上述问题,为了研究孤岛工作面回采过程中... 孤岛工作面回采过程中受煤柱应力集中和工作面动压的叠加影响,容易发生冲击地压灾害。现有方法采用单一指标对冲击危险性进行预警,存在较大的预警误差,无法全面反映采掘过程中的冲击危险性。针对上述问题,为了研究孤岛工作面回采过程中的冲击地压危险程度,以济宁二号煤矿93下05孤岛工作面为工程背景,提出了孤岛工作面冲击地压多指标监测方法,利用工作面回采过程中钻屑量、微震、钻孔应力等多指标综合分析了该工作面的冲击危险性,并根据工作面不同区域的冲击地压危险性进行了区域划分。分析结果表明:在联络巷附近及未保护区,微震日最大震动能量及震动总能量、钻屑量及钻孔应力值均明显提高,得出在孤岛工作面回采过程中,联络巷附近及未保护区是冲击地压的危险性区域。根据危险性区域划分结果,考虑到在不同区域应力集中程度的差异性,提出并提前实施了参数差异化的大直径卸压防冲措施,降低了应力集中程度,防止了冲击地压灾害发生。 展开更多

关键词 煤炭开采 孤岛工作面 冲击地压 危险性区域划分 钻孔应力 微震 钻屑量 大直径钻孔卸压

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煤层钻孔钻进煤粉自动测量方法及试验研究 被引量：2

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作者 尹延春 郑武威 +3 位作者 赵同彬 任文涛 张伟 赵志刚 《煤炭科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第11期23-32,共10页

钻屑法是煤矿常用的冲击地压危险性检测方法,钻孔煤粉量的高效准确采集是工程现场比较关注的技术难点,直接影响检测评价效率和结果。基于钻孔排粉特征及流体质量称重原理,自主研发了一套适用于不同孔径钻孔的煤粉量自动测量装置,该装置... 钻屑法是煤矿常用的冲击地压危险性检测方法,钻孔煤粉量的高效准确采集是工程现场比较关注的技术难点,直接影响检测评价效率和结果。基于钻孔排粉特征及流体质量称重原理,自主研发了一套适用于不同孔径钻孔的煤粉量自动测量装置,该装置由集粉装置、称重装置、数据处理系统和固定机构组成,可根据钻孔排出煤粉的流动质量及标定函数获得煤粉实际质量,通过室内试验和现场测试,检验了该方法的测量准确性。研究表明:根据煤粉流动质量–时间曲线可以有效辨识钻杆钻进及接杆工序;每米钻孔的煤粉流动质量累加值与实际质量呈明显的线性关系,标定函数与称重装置的称重滑道倾角、采样频率等装置测试参数相关;与常规称重法相比,煤粉自动测量方法的实验室测量误差最大值小于6.5%,现场测试平均误差为5.13%,误差小于10%的数据占比86.91%,装置测试参数和钻孔煤粉流量、粒径等不可控的工程因素对测量结果准确性影响很小;在保证准确性的同时,常规孔径钻屑法的接杆工序时长减少了25.16%,施工效率提升了11.84%。大直径钻孔浅部煤粉分布规律与常规孔径钻屑法一致,同时可获得更深处巷帮煤粉量分布。所提出的煤粉自动测量方法,提高了大直径钻孔钻屑法的施工操作性,可实现大直径钻孔的强排粉卸压–煤粉测量同步作业。 展开更多

关键词 冲击地压 钻屑法 煤粉量 测量方法 大直径钻孔

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大直径水平钻孔桥接采空区抽采瓦斯技术研究 被引量：8

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作者 程波 陈殿赋 +1 位作者 彭明辉 杨亮 《矿业安全与环保》 北大核心 2020年第1期61-65,共5页

针对高瓦斯厚煤层高强度开采条件下“三进两回”型通风系统回风隅角瓦斯治理的难题,通过对矿井回采工作面通风方式进行优化,使工作面形成偏“Y”型的通风方式,并与大直径水平钻孔施工工艺相结合,提出了大直径水平钻孔桥接采空区抽采瓦... 针对高瓦斯厚煤层高强度开采条件下“三进两回”型通风系统回风隅角瓦斯治理的难题,通过对矿井回采工作面通风方式进行优化,使工作面形成偏“Y”型的通风方式,并与大直径水平钻孔施工工艺相结合,提出了大直径水平钻孔桥接采空区抽采瓦斯技术,应用于保德煤矿综采放顶煤回采工作面的采空区瓦斯抽采。结果表明:偏“Y”型通风方式可减少工作面巷道掘进工程量,缩短准备周期,为瓦斯抽采创造了良好的时空条件;大直径水平钻孔桥接采空区抽采瓦斯技术的应用效果明显,可连续、高效实施采空区的密闭抽采,有效控制采空区瓦斯涌出强度;大直径水平钻孔桥接采空区抽采瓦斯技术能够实现对抽采负压的有效控制,有利于进一步提高采空区瓦斯抽采效果,并且其抽采支管可回收,可降低矿井瓦斯治理的成本。 展开更多

关键词 厚煤层 高强度开采 瓦斯治理 采空区瓦斯 偏“Y”型通风 大直径水平钻孔

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松软高突煤巷快速掘进综合防突技术 被引量：6

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作者 李辉 陈良华 《中国煤炭》 北大核心 2012年第9期102-105,共4页

为了改变新义矿12041工作面运输巷道掘进时突出危险性高、巷道掘进困难、掘进速度缓慢的现状,根据工作面地质条件,结合矿井瓦斯防治理论,提出工作面区域防突及局部防突相结合的综合防突技术,并进行了现场试验。试验结果表明:综合防突技... 为了改变新义矿12041工作面运输巷道掘进时突出危险性高、巷道掘进困难、掘进速度缓慢的现状,根据工作面地质条件,结合矿井瓦斯防治理论,提出工作面区域防突及局部防突相结合的综合防突技术,并进行了现场试验。试验结果表明:综合防突技术能使运输巷道掘进面及两帮煤体的集中应力向深部转移,煤体裂隙增多,煤体内的瓦斯能量得到有效释放,消除或降低巷道掘进时煤体突出的危险性,有效降低了瓦斯超限几率,提高了巷道掘进速度。 展开更多

关键词 高突煤层 巷道掘进 防突技术 大孔径钻孔

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一次成孔300 mm煤层大直径钻孔防冲效能试验 被引量：16

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作者 潘俊锋 闫耀东 +2 位作者 马宏源 邬迪 刘少虹 《采矿与岩层控制工程学报》 北大核心 2022年第5期1-11,共11页

为了解决冲击地压煤层卸压钻孔一次成孔孔径小、卸压半径小、防冲效果差等问题,在煤层大直径钻孔卸压作用机制研究基础上,开发了针对冲击地压煤层的一次成孔300 mm大直径钻孔技术装备,开展了300 mm大直径钻孔技术防冲效能工程试验研究... 为了解决冲击地压煤层卸压钻孔一次成孔孔径小、卸压半径小、防冲效果差等问题,在煤层大直径钻孔卸压作用机制研究基础上,开发了针对冲击地压煤层的一次成孔300 mm大直径钻孔技术装备,开展了300 mm大直径钻孔技术防冲效能工程试验研究。结果表明:研制的ZDY20000LK钻机具有施工一次成孔300 mm大直径钻孔的能力,利用视频监控系统可进行远程操作,大幅提高了钻机施工自动化水平和作业人员安全;从孔径角度来看,300 mm卸压钻孔弱化煤岩体的效果比150 mm卸压钻孔弱化煤岩体的效果提高18.5%;从孔间距角度来看,0.6 m的孔间距弱化煤岩体的效果比1.0 m的孔间距弱化煤岩体的效果提高7%,可见提高孔径可更大程度地提高钻孔卸压的能力;从时间角度来看,施工300 mm大直径钻孔卸压1周后,巷帮围岩支护区外的中等冲击危险性区域基本消失,弱冲击危险性区域所占面积下降89.7%;在支护区内2个弱冲击危险性区域面积分别下降85.8%,91.2%。实践表明一次成孔300 mm煤层大直径钻孔可显著提升防冲效果。 展开更多

关键词 冲击地压 一次成孔 大直径 遥控钻机 防冲效能

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普光3井防斜打直技术 被引量：5

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作者 朱慧 蔡云平 +1 位作者 靳德 李汉桥 《钻采工艺》 CAS 北大核心 2006年第2期17-19,共3页

普光3井上部地层属于高陡构造,地层倾角大,极易发生井斜,地层可钻性差,蹩跳钻严重,上部地层防斜打直是施工的难点。该井在施工过程中应用了钟摆钻具组合、大直径钻铤组成的塔式钻具组合和螺杆钻具组合。应用效果表明,钟摆钻具组合在表... 普光3井上部地层属于高陡构造,地层倾角大,极易发生井斜,地层可钻性差,蹩跳钻严重,上部地层防斜打直是施工的难点。该井在施工过程中应用了钟摆钻具组合、大直径钻铤组成的塔式钻具组合和螺杆钻具组合。应用效果表明,钟摆钻具组合在表层钻进时,要防斜打直要求钻压很小,这样制约了钻井速度;大直径钻铤塔式钻具组合防斜效果较好,且匹配好合适的钻井参数并优选好钻头,能有效提高钻井速度;上螺杆扭方位钻具组合是一种较积极的防斜打直措施,有必要进一步探索。 展开更多

关键词 防斜打直 塔式钻具 钟摆钻具 扭方位钻具 大直径钻铤钻具组合 普光3井

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大直径钻孔卸压技术防治巷道冲击危险的研究应用 被引量：10

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作者 李国玉 李田华 《中国煤炭》 北大核心 2016年第12期76-80,共5页

为减缓巷道掘进过程中应力集中带来的高应力冲击危险,以龙门峡南煤矿西翼增补回风巷采用大直径钻孔卸压技术为研究对象,运用FLAC3D数值模拟软件,依次分析了不同钻孔直径,不同钻孔间距、不同钻孔深度等工况下的卸压效果。经对比分析最终... 为减缓巷道掘进过程中应力集中带来的高应力冲击危险,以龙门峡南煤矿西翼增补回风巷采用大直径钻孔卸压技术为研究对象,运用FLAC3D数值模拟软件,依次分析了不同钻孔直径,不同钻孔间距、不同钻孔深度等工况下的卸压效果。经对比分析最终选择直径110 mm、间距2 m、孔深15 m作为增补回风巷的卸压钻孔参数。实施该组卸压参数后,不仅巷帮侧向支承压力峰值发生转移与释放,而且检验孔的钻屑量均低于预警值,巷道的冲击危险程度大幅度降低。 展开更多

关键词 钻孔卸压 大直径钻孔 冲击地压 钻屑量 卸压钻孔参数

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