基于Hoek-Brown準(zhǔn)則的煤層鉆孔失穩(wěn)破壞特征研究.pdf

1、煤層深孔鉆進(jìn)難題已成為制約部分高瓦斯和煤與瓦斯突出礦井安全高效開(kāi)采的瓶頸，至今尚未完全破解。究其根源，在于對(duì)煤層鉆孔發(fā)生的各種現(xiàn)象認(rèn)識(shí)不全面。為此，本文通過(guò)力學(xué)分析、流固耦合模型及數(shù)值模擬，對(duì)“基于Hoek-Brown準(zhǔn)則的煤層鉆孔失穩(wěn)破壞特征研究”課題展開(kāi)研究。
　　基于含瓦斯煤的力學(xué)性質(zhì)分析，引入巖石力學(xué)中的Hoek–Brown準(zhǔn)則及地質(zhì)強(qiáng)度指標(biāo)GSI（Geological Strength Index），分析了煤層鉆孔周?chē)?/p>

2、彈塑性分布，探討了孔底和孔壁的失穩(wěn)破壞形式，研究表明：在卸壓區(qū)易發(fā)生垮孔，峰后應(yīng)力集中區(qū)易發(fā)生噴孔，峰前應(yīng)力集中區(qū)發(fā)生垮孔、噴孔的概率較低?；趲r石斷裂力學(xué)相關(guān)研究成果，提出煤層鉆孔失穩(wěn)破壞的力學(xué)判據(jù)；鉆孔周?chē)后w滿(mǎn)足強(qiáng)度準(zhǔn)則僅是其失穩(wěn)破壞的必要條件而非充分條件。
　　基于巖石力學(xué)、滲流力學(xué)等理論，建立了含瓦斯煤流固耦合失穩(wěn)模型，運(yùn)用COMSOL Multiphysics軟件對(duì)其進(jìn)行求解，得出主要結(jié)論如下：①不考慮耦合時(shí)會(huì)高估鉆孔