唐山矿5煤层卸压钻孔破坏演化规律研究

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冲击地压是煤炭资源开采中面临的重要灾害之一。钻孔卸压作为防治冲击地压中的一种重要局部措施具有重要的作用。开展卸压钻孔变形破坏规律的研究对于优化卸压钻孔参数,提高冲击地压防治技术水平具有重要的工程意义。本文以唐山矿5煤Y251工作面地质条件为具体研究背景,采用理论分析、室内试验、现场实践和数值模拟分析相结合的方法,对井田的地质应力环境及钻孔卸压参数确定进行了分析,研究了卸压钻孔的变形破坏规律,对原有钻孔卸压方案进一步优化。论文结合唐山矿5煤Y251工作面地质条件、煤岩力学参数、地应力参数,计算出卸压钻孔的理论卸压范围,最终确定了Y251上运道钻孔卸压的工艺参数。然后采用YTJ-20型岩层探测记录仪对卸压孔的变形破坏过程进行了跟踪观测,得到初期在钻孔深度7~8 m区域内孔壁经历局部破裂到钻孔整体变形收缩的演化过程;钻孔后7天到10天,在钻孔15m深处孔周边产生压缩变形;在距离孔口4 m左右处往外钻孔破坏不明显;钻孔后11天整个钻孔被孔壁碎裂的煤块和煤粉堵住,应力峰值向巷帮煤岩深部转移。运用FLAC3D数值模拟软件对钻孔卸压效果、钻孔长度参数与巷道周边围岩变形量、应力分布的关系进行了研究,验证了现场钻孔塌孔规律;模拟不同钻孔长度条件下煤岩体卸压情况以及应力变化情况,考虑到卸压效果、现场工程量以及经济成本对原有卸压方案做出了进一步参数优化,最终确定钻孔直径为110 mm,长度为10 m,单排布置,钻孔距离底板1.4 m。现场工程实践表明,优化后的卸压钻孔工艺参数合理,即保证了卸压效果,同时节约了工程成本、降低了现场工程量,对矿井冲击地压防治工程具有实用价值。该论文有图53幅,表18个,参考文献76篇。
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