采动影响下地面瓦斯抽放钻孔破坏机理研究

论文摘要

煤层开采引起的覆岩运动会对地面瓦斯抽放钻孔构成影响,甚至造成严重的破坏,并进而对瓦斯抽放工作造成不利的影响。本文基于淮南谢桥煤矿的地面瓦斯抽放钻孔工业试验,运用理论分析和数值模拟手段,对地面钻孔的破坏机理进行了初步研究,主要包括:(1)应用煤矿开采岩移理论、弹性力学和岩石力学的相关知识,研究得出了深部煤层采动影响下的地面钻孔围岩应力分布特征,并在假设钻孔围岩双向等压的前提下,根据钻孔围岩塑性区应力分布特征公式,分析得出了钻孔围岩塑性区分布范围表达式。(2)运用弹性力学薄板弯曲以及采动影响下岩层移动的相关知识,对覆岩的移动变形规律进行了初步分析,得出了岩层间发生错动和离层的条件。(3)运用数值模拟方法,研究在工作面推进过程中,在采动影响下的工作面上覆岩层走向及倾斜方向的移动变形时空规律,对地面钻孔的破坏规律进行进一步揭示,并对钻孔安全位置的选择提供可靠支持。(4)针对地面钻孔的破坏机理,提出了一些防护措施,对于现场施工具有比较重要的指导意义。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 研究意义
• 1.2 文献综述及国内外研究现状
• 1.3 论文研究的主要内容、方法与技术路线
• 2 地面瓦斯抽放钻孔工程实例分析
• 2.1 淮南矿业集团
• 2.2 淮北煤业集团
• 2.3 晋城煤业集团
• 2.4 本章小结
• 3 覆岩移动变形规律分析
• 3.1 基岩与表土层交界面的移动变形分析
• 3.2 受采动影响的层状岩体内的变形计算
• 3.3 本章小结
• 4 钻孔围岩受力解析分析
• 4.1 双向不等压应力场内钻孔围岩的应力分布特征
• 4.2 双向等压应力场内钻孔围岩的应力分布特征
• 4.3 本章小结
• 5 钻孔破坏时空规律的数值模拟研究
• 5.1 工程背景
• 5.2 钻孔破坏的时空特征研究
• 5.3 本章小结
• 6 钻孔位置选择与防护对策
• 6.1 选择合理的钻孔位置与布孔时间
• 6.2 裸眼钻孔塌孔防治措施
• 6.3 安装套管保护钻孔
• 6.4 提高固孔质量
• 6.5 钻孔破坏的修复
• 6.6 合理进行钻孔设计
• 6.7 本章小结
• 7 结论
• 致谢
• 攻读硕士期间主要成果
• 参考文献