松软煤层抽采钻孔护孔泡沫混凝土试验性能研究及应用

发布时间：2025-07-19 01:45

　　随着煤矿开采深度不断增加、地应力升高、煤层透气性降低,瓦斯灾害问题日益突出,已成为威胁煤矿安全生产的重大难题。瓦斯抽采是治理瓦斯问题行之有效的办法,然而,松软煤层抽采钻孔成孔后,在地应力及扰动破坏等因素影响下,常会造成孔内煤体变形、坍塌等问题,严重影响了瓦斯抽采的效果。为了防治松软煤层抽采钻孔内应力集中区的破裂区塌孔及塑性区在蠕变变形作用下塌孔的问题,本文提出了用兼具高强和高渗的泡沫混凝土支护有塌孔风险的抽采钻孔以防治钻孔塌孔的新方法,主要研究内容及成果如下:(1)研究了泡沫形成机理及泡沫混凝土内气孔形成的过程,通过实验室物理实验选定了化学发泡法作为试验的发泡方法,双氧水为试验的发泡剂。(2)通过控制单因素和多因素正交试验设计,选定了 12组不同配合比,利用万能试验仪、渗透率测试系统,测试了不同配合比下泡沫混凝土的抗压强度和渗透率,并借助origin和Image Pro Plus等软件分析了不同配合比条件下泡沫混凝土的性能变化,并最终剔选出一组抗压强度和渗透性能俱佳的配合比。(3)通过现场试验的方式收集了 S5101回风顺槽6月份至9月份的顺层抽采钻孔塌孔数据,利用origin软件制作出...

【文章页数】：78 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1.1钻孔应力分布图

李松涛针对钻孔失稳问题,利用Hoek-Brown准则推导了钻孔弹性区、塑性区的半径和应力表达式,结合实际数据分析了不同影响因素对钻孔周围塑性区半径影响[26-27]。翟成对水力压裂后松软煤层抽采钻孔易塌孔的问题进行了相关研究后发现根据钻孔深度的不同,煤体的应力状态可分成4个区,包....

图1.2高强内支撑管钻孔内受力正视图

叶高榜通过理论分析、实验室测定、数值计算和工程试验,探讨了钻孔周围轴向与径向“三带”的划分、研究了钻孔在支护作用下应力与位移计算式,分析了护孔管在钻孔内的主要受力,并在此基础上提出了利用高强内支撑护孔管提高瓦斯抽采钻孔稳定性的技术[38],如图1.2。王翔宇针对中能煤矿2302大....

图1.3全筛管护孔带压封孔技术示意图

王宠惠提出了全长筛管护孔及带压封孔技术分析了松软突出煤层钻孔失稳塌孔的原因及特征,依据瓦斯蠕变特性研究了钻孔的位移变化,研究了钻孔失稳塌孔对瓦斯抽采效果的影响,在此基础上提出了全长筛管护孔及带压封孔技术,并改进和设计了筛管、钻杆、筛管固定装置等配套设备[40],如图1.3。宋海清....

图1.4孔底悬挂装置固定筛管示意图

金新通过理论研究和现场试验,研究了钻孔失稳机理,分析了两淮矿区的煤岩性能,得出了两淮矿区煤岩裂隙发育情况及各项物理特性,针对两淮矿区瓦斯抽采钻孔“成孔效率低、成孔深度浅、护孔难”的问题,提出了一套适合两淮矿区复杂煤层瓦斯抽采钻孔成孔的工艺和护孔的技术,并设计生产了一套适合两淮矿区....

本文编号：4057787