地应力主导型突出危险煤巷水力扩孔卸压防突技术研究

发布时间：2024-02-02 12:37

　　为了防治桑树坪煤矿松软3^#煤层地应力主导型突出灾害,提出了采用水力扩孔卸压增透技术进行煤巷条带区域防突的防治措施。采用理论分析、FLAC^3D数值模拟软件获得了扩孔后煤体破坏形态、塑性区范围及应力分布规律,据此确定水力扩孔合理布孔参数。并提出以残余瓦斯含量、扩出煤屑率作为防突效果的双重评价指标,从而提出穿层钻孔水力扩孔卸压防突技术,并进行了现场应用。应用表明:扩孔后煤层卸压增透及防突效果显著,瓦斯流量衰减系数降低65%～74%,自然瓦斯涌出量提高2～3倍。残余瓦斯含量的临界值为8m³/t,煤层正常、异常区域扩出煤屑率的临界值分别为3%、5%,可实现煤巷安全高效掘进。

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【部分图文】：

图1不同破坏类型软煤扩孔后钻孔内部破坏形态

利用高压水射流切割钻孔煤壁，以扩大钻孔直径，增加卸压范围，扩孔后钻孔孔壁破坏形态总体可分成两类:(1)煤层破坏类型为Ⅲ、Ⅳ时，煤体具有一定抗破坏能力，表现为垮落堆积，在顶板区域形成漏斗状空间，煤体暴露面积增加，煤壁集中应力峰值向孔壁深处转移，同时形成一定的塑性区，峰值亦相对降低，....

图2扩孔钻孔周边塑性破坏区大小及分布

模型长宽为20m×20m，分为三层:顶层为岩层高2.5m;中间层为煤层，高5.0m;底层为岩层，高2.5m。扩孔钻孔方向垂直于煤层，模拟煤层埋深为560m。按照煤体扩出煤屑率3%估算，扩孔钻孔等效孔径约为0.8m，具体煤岩体力学参数见表2，钻孔周围塑性破坏区域的分布形态如图2所示....

图3煤体最小主应力分布云图

图2扩孔钻孔周边塑性破坏区大小及分布由图2可知，采用水力扩孔措施后，钻孔周边塑性破坏区半径约2.2m，终孔间距6m的情况下，两孔中间尚未发生塑性破坏区域宽度仅1.6m。发生塑性破坏区域裂隙发育，渗透率增大，有利于瓦斯抽采。

图4底板巷穿层水力扩孔钻孔布置示意图

在4321运输巷正下方约20m的底板中布置一条底板瓦斯抽采巷，每间隔50m布置一个钻场。基于前述理论分析和数值模拟研究，在钻场中施工终孔间距6m×6m三花布置上向穿层水力扩孔钻孔对煤巷条带进行卸压和抽采，底板巷及穿层钻孔布置方式如图4所示。在试验初期分别试验对比了普通穿层钻孔和穿....

本文编号：3892673