濕度場對(duì)煤礦膨脹巖鉆孔變形的影響規(guī)律.pdf

1、鉆孔預(yù)抽瓦斯是防治煤礦瓦斯事故的主要措施之一。當(dāng)鉆進(jìn)瓦斯抽采孔穿越膨脹巖時(shí),鉆孔內(nèi)膨脹巖遇水快速膨脹易造成抱鉆、鉆具夾死等孔內(nèi)事故,嚴(yán)重影響鉆孔施工效率及煤礦安全生產(chǎn)。因此,深入研究濕度場變化對(duì)煤礦膨脹巖鉆孔變形的影響規(guī)律,減少鉆孔縮徑抱鉆孔內(nèi)事故,對(duì)煤礦瓦斯災(zāi)害防治具有重要意義。
　　基于濕度應(yīng)力場理論和熱彈性力學(xué)理論,本文采用理論分析、數(shù)值模擬與試驗(yàn)相結(jié)合的方法,對(duì)煤礦膨脹巖鉆孔在不同含水率下的變形規(guī)律進(jìn)行了較為系統(tǒng)的研究。論

2、文主要研究成果如下:
　?、偻ㄟ^不同含水率單軸壓縮實(shí)驗(yàn)和遇水膨脹實(shí)驗(yàn),對(duì)重慶某煤礦泥巖力學(xué)特性進(jìn)行了研究。研究表明:泥巖彈性模量和抗壓強(qiáng)度隨含水率的增加而大幅降低,泊松比隨含水率的增加而增大,此外泥巖遇水還具有很強(qiáng)的膨脹性。因此,在理論分析和實(shí)際的工程應(yīng)用中,要綜合考慮膨脹巖的遇水軟化膨脹特性。
　?、诨跐穸葢?yīng)力場理論和熱彈性力學(xué)理論,本文提出了考慮濕度軟化效應(yīng)的膨脹巖本構(gòu)方程,并對(duì)煤礦膨脹巖鉆孔變形進(jìn)行了理論分析。研究表

3、明:含水率和含水率變化引起的巖體力學(xué)參數(shù)的改變是影響煤礦膨脹巖鉆孔變形的主要因素。
　?、劾脭?shù)值模擬軟件ANSYS中的溫度應(yīng)力場模塊,并結(jié)合相似模擬試驗(yàn),研究和分析了濕度場變化對(duì)鉆孔變形的影響規(guī)律。恒定地應(yīng)力場中,不同濕度場作用下,鉆孔孔壁的最大徑向位移與含水率呈非線性遞增關(guān)系;濕度軟化效應(yīng)對(duì)膨脹巖鉆孔變形影響顯著;恒定地應(yīng)力場和濕度場作用下,鉆孔孔壁的最大徑向位移隨濕度線膨脹系數(shù)、泊松比的增大而增大,隨彈性模量的增大而降低。由