顶板高位定向钻孔瓦斯抽采技术及工程实践

TD712%TU459+.2; 针对大孔径定向钻孔稳定性较差而影响瓦斯抽采效果的问题,本文以陕西省大佛寺煤矿 40103工作面为工程背景,首先采用FLAC3D模拟研究了不同孔径下钻孔围岩应力、位移及塑性变形情况,并开展了等效应力护孔效果分析;其次对不同直径及内支撑护孔管开展了轴向抗压实验;最后通过高位定向钻孔现场实践,进一步验证选配孔径和层位对钻孔抽采效果的影响.研究结果表明:对于四种不同孔径(100 mm、130 mm、160 mm、200 mm)的顶板钻孔,随着孔径的增大,钻孔稳定性随之降低,周边岩体逐渐失稳发生变形,现场宜选择Φ160 mm钻孔.在模拟施加等效应力护孔后,钻孔围岩应力集中...

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Published in中国矿业 Vol. 33; no. 8; pp. 158 - 168
Main Authors 王学强, 杨鑫, 徐景德
Format Magazine Article
LanguageChinese
Published 陕西煤业股份有限公司,陕西 西安 710077%北京科技大学大安全科学研究院,北京 100083%华北科技学院高等教育研究所,河北 廊坊 065000 01.08.2024
Subjects
层位
horizon
高位定向钻孔
drilling stability
diameter
岩性
lithology
孔径
钻孔稳定性
high-level directional drilling
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ISSN1004-4051
DOI10.12075/j.issn.1004-4051.20240138

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Summary:TD712%TU459+.2; 针对大孔径定向钻孔稳定性较差而影响瓦斯抽采效果的问题,本文以陕西省大佛寺煤矿 40103工作面为工程背景,首先采用FLAC3D模拟研究了不同孔径下钻孔围岩应力、位移及塑性变形情况,并开展了等效应力护孔效果分析;其次对不同直径及内支撑护孔管开展了轴向抗压实验;最后通过高位定向钻孔现场实践,进一步验证选配孔径和层位对钻孔抽采效果的影响.研究结果表明:对于四种不同孔径(100 mm、130 mm、160 mm、200 mm)的顶板钻孔,随着孔径的增大,钻孔稳定性随之降低,周边岩体逐渐失稳发生变形,现场宜选择Φ160 mm钻孔.在模拟施加等效应力护孔后,钻孔围岩应力集中得到缓解,周边岩体位移和塑性破坏区也随之减小;与普通护孔管(无内支撑)相比,内支撑结构护孔管的抗压性能显著提高,一字形和十字形效果较好,十字形护孔管抗压强度是普通护孔管的 4倍;现场施工Φ160 mm顶板高位定向钻孔取得了较好的抽采效果,工作面从切眼推采至 315 m期间,冒落带(13～15 m)第一层位、冒落带(23～25 m)第二层位、裂隙带(33～36 m)第三层位抽采瓦斯流量分别为1.46～4.21 m3/min、1.58～5.32 m3/min、1.53～6.02 m3/min.
ISSN:1004-4051
DOI:10.12075/j.issn.1004-4051.20240138