顺层钻孔水力压裂有效影响半径确定与抽采效果分析

为了增加煤层透气性,提高煤层瓦斯抽采效果,以某矿501工作面煤层地质条件为工程背景,采用理论分析、数值模拟、现场试验等方法,对某矿煤层起裂压力、单次压裂时间、压裂流量、影响半径、压裂钻孔抽采效果等参数展开研究。结果表明,模拟压裂孔注水1 h后,煤层压力由压裂孔向周围迅速降低,最终呈现出以压裂孔为圆心的圆形区域的致裂范围,最大压裂半径达到8.315 m;当对压裂泵主动升压至38 MPa时,煤层瞬间破裂,压力回降,流量瞬间增大,且达到压裂泵额定流量值,此时,煤体破裂效果完美;4号压裂孔首次压裂已经接近压穿煤体,进行第二次压裂时,流量曲线增加比较平稳,说明该孔在之前已贯通大部分裂隙,压裂半径可达22 m;对水力压裂孔和普通钻孔进行抽采比较发现,压裂3号钻孔的瓦斯浓度平均达到17.68%效果最为显著,与普通钻孔相比其平均浓度为1号普通钻孔的4.77倍、2号普通钻孔的3.12倍。     

基于Hoek-Brown本构模型的巷道围岩塑性分析

Hoek-Brown准则在岩体破坏分析中综合考虑了岩体结构、岩体强度、采动等多方面的影响,在一定程度上弥补了Mohr-Coulomb准则在岩体破坏分析时的不足,但是由于FLAC3D计算程序中没有明确给出Hoek-Brown计算模型,故无法直接调用Hoek-Brown计算模型,因此只能利用Hoek-Brown准则和Mohr-Coulomb准则转换公式,将Hoek-Brown准则应用到FLAC3D中.结合某巷道具体实例,求出理论解,然后对Hoek-Brown准则和Mohr-Coulomb准则分别进行数值模拟,通过分析结果可以得出Hoek-Brown准则与实际工程应用比较接近,这为FLAC3D在实际工程中的应用提供一个参考.     

急斜工作面支架稳定性分析

随着急倾斜工作面采矿活动的进行,工作面在倾斜方向会产生底板破坏滑移。根据倾斜砌体结构理论,支架在倾向正压状态下,以及受到底板滑移破坏作用会发生失稳。为研究该种失稳方式,借助边坡失稳问题分析方法,求出底板安全系数F。在安全系数F1情况下,分析工作面支架在倾向正压以及底板破坏滑移共同作用下的失稳模式。得出支架滑移和顺向倾倒两种失稳模式。采用数值模拟分析急倾斜工作面底板破坏滑移区域,发现底板应力主要集中在工作面中上部,并且当倾角越大,工作面底板破坏越严重。研究结果表明,工作面中上部是支架在倾向正压及底板滑移共同作用下发生失稳的高发区。     

基于改进的Poyting-Thomson蠕变损伤模型研究

针对原Poyting-Thomson模型不能很好地反映软岩受载蠕变过程中的加速蠕变阶段问题,在原Poyting-Thomson模型的基础上,串联了一个非线性元件,依据能量损伤理论中弹性模量的变化定义损伤变量,构建了一个在软岩受载时,能描述软岩全蠕变变形特征的新蠕变模型,并通过对砂岩的单轴压缩实验来验证构建出的模型的合理性。研究表明,以砂岩试件蠕变时间35 h为分界点,35 h前实验蠕变曲线处于衰减与等速蠕变阶段,35 h后实验蠕变曲线处于加速蠕变阶段,采用ORIGIN绘图软件分别对2个阶段进行模型函数拟合,得出了拟合曲线能够较好地吻合实验蠕变曲线,函数拟合精度高,证明了该模型的合理性。     

CO_2致裂增透技术的抽采半径考察研究

为了提高在某矿15号煤层穿层钻孔瓦斯抽采效率和缩短瓦斯抽采达标时间,利用CO_2致裂增透技术对瓦斯抽采钻孔致裂作用进行抽采半径考察,通过对煤层致裂增透前后的瓦斯抽采效果进行对比分析可知三组不同瓦斯抽采半径的最优抽采钻孔间距,最终确定瓦斯抽采半径。现场试验表明,CO_2致裂增透技术条件下,三组瓦斯抽采半径致裂孔的布置方式,1.5m瓦斯抽采半径能有效缩短抽采达标时间,提高瓦斯抽采率。     

水力压裂增透工艺及瓦斯综合治理效果考察研究

针对某矿703综采工作面瓦斯涌出问题,在工作面回采前先对工作面进行顺层孔致裂卸压增透,再施工工作面顺层抽采钻孔治理本煤层瓦斯涌出。结果表明,未压裂区域煤层原始瓦斯含量为6.68 m³/t,压裂区域煤层瓦斯含量约为3.59 m³/t;未压裂区域煤层原始瓦斯压力为0.4 MPa,压裂区域煤层瓦斯压力约为0.14 MPa;未压裂区域煤层透气性系数为0.007 3 m²/(MPa²·d^-1),压裂区域煤层透气性系数为0.024 2 m²/(MPa²·d^-1),与未压裂区域相比,压裂区域的瓦斯抽采浓度和抽采纯量都有大幅度的提高;703工作面采取措施前,回采工作面相对瓦斯涌出量16.6 m³/t,绝对瓦斯涌出量84.01 m³/min;而703工作面采用综合瓦斯治理措施情况下,回采工作面相对瓦斯涌出量13.29 m³/t,绝对瓦斯涌出量60.28 m^...     

急倾斜综采支架在顶板反倾向顺压下稳定分析

急倾斜条件下确保综采支架稳定一直是急倾斜综采工作面安全生产难题之一。现以李嘴孜矿3232(3)急倾斜工作面具体条件为研究基础,结合倾斜砌体结构理论与理论力学相关知识,对顶板倾斜砌体结构反倾向顺压作用下支架稳定(下滑与倾倒)进行力学分析。结果表明,3232(3)工作面支架最小工作阻力不小于4023kN能够保持稳定,支护阻力为4600kN工作面支架的选择使用比较合理。最后,通过对支架受力模型分析,提出在工作面推进过程中,支架底座安装底座双千斤顶、顶梁双千斤顶以及改变工作面移架方式等技术措施,能够有效调整和防止支架倾倒与下滑现象发生,很大程度提高支架稳定性,保证综采工作面生产安全高效。