松软煤层钻孔周围裂隙发育规律的研究

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本文使用某矿松软煤层煤粉制备不同含水率的型煤,采用模拟实验、理论分析、数值模拟研究以及现场试验等方法,研究不同含水率单轴应力应变规律、煤层钻孔周边裂隙的分布以及发育规律。制备型煤,进行煤层钻孔的模拟实验,并结合数值模拟实验,模拟钻孔过程中钻孔周边裂隙的发育情况,分析不同含水率型煤,在钻孔过程中裂隙分布以及发育的规律,最后通过现场瓦斯测压实验,验证合适的封孔方式,有利于提高瓦斯压力测定的准确性,减少瓦斯动力灾害的发生。主要的研究成果如下:(1)根据理论为分析和实验,设计制备型煤模具,在结合前人制备型煤经验的基础上,通过实验室实验,分析实验结果得出制备不同含水率型煤的成型压力、使用的粘结剂以及粒径比,制备完成不同含水率的型煤煤柱。(2)利用YAD-2000型微机电液岩石压力试验系统,对制备好的型煤进行力学实验,得到型煤的力学性质变化规律。(3)对不同含水率型煤进行煤层钻孔的相似模拟实验,并利用RSM-SY5岩土工程仪器,分别对型煤钻孔前后以及注浆后进行声波测试,获得不同含水率型煤裂隙发育情况。(4)基于“注浆-切割”法,研究钻孔周边裂隙观察浆体分布,分析得出裂隙的分布规律。钻孔周边裂隙的长度主要集中在5mm以内。孔周边裂隙的数量随钻孔深入呈现先增加后减少的趋势。(5)通过利用FLAC3D数值模拟软件,对钻孔过程中的,裂隙发育的过程进行模拟,得到以下结论:利用FLAC3D数值模拟软件较为准确反应模拟实验中钻孔剖面裂隙分布情况;数值模拟较为准确模拟出钻孔周围煤体裂隙分布的情况;根据数值模拟实验,钻孔周围裂隙随煤体含水率变化,含水率6%煤体钻孔周围裂隙发育情况弱,而含水率12%的煤体裂隙发育情况强。(6)通过对潞安集团常村矿,进行现场测压试验。现场试验表明,采用MWYZ-HIV型主动式煤层瓦斯压力测定仪,可以有效封堵钻孔周边的裂隙,提高封孔质量,测得相对瓦斯压力,保证生产安全,避免人员与财产的损失。
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