煤层钻孔孔壁稳定性分析

作     者：韩颖 张飞燕 杨志龙 HAN Ying;ZHANG Fei-yan;YANG Zhi-long

作者机构：河南理工大学能源科学与工程学院河南焦作454000 河南省瓦斯地质与瓦斯治理重点实验室--省部共建国家重点实验室培育基地河南焦作454000 河南理工大学安全科学与工程学院河南焦作454000 铜川市耀州区煤炭管理局陕西铜川727031 

出 版 物：《中国安全科学学报》 (China Safety Science Journal)

年 卷 期：2014年第24卷第6期

页      面：80-85页

核心收录：

学科分类：08[工学] 0837[工学-安全科学与工程] 

基　　金：河南省基础与前沿技术研究计划项目(132300410120) 河南省瓦斯地质与瓦斯治理重点实验室-省部共建国家重点实验室培育基地开放基金资助(WS2012A09) 河南省教育厅科学技术研究重点项目(14A440012) 河南理工大学博士基金资助(B2008-15 B2012-093) 河南理工大学青年骨干教师资助项目(649175) 

主　　题：煤层钻孔 孔壁稳定性 H—B准则 地质强度指标(GSI) 裂纹扩展 

摘      要：为深入探讨高瓦斯松软煤层、软硬复合煤层和突出煤层钻孔孔壁失稳问题,从而为钻孔成孔工艺提供参考与借鉴、提高部分高瓦斯和突出矿井的瓦斯治理效果,分析钻孔所处应力环境、煤体结构、孔隙压力、钻进速度等因素对孔壁稳定性影响。基于H-B准则、地质强度指标(GSI)与岩石断裂力学理论,建立Ⅰ类煤层钻孔孔壁失稳的力学判据,探讨Ⅱ-Ⅳ类煤层钻孔孔壁失稳的力学条件,并分析钻孔周围三带(区)内孔壁稳定性。研究表明:H-B准则可作为破坏准则来判定Ⅰ类煤层钻孔孔壁是否发生失稳破坏;而Ⅱ-Ⅳ类煤层钻孔孔壁需同时满足3个条件,即煤体发生强度破坏、裂纹在应力作用下逐步扩展和裂纹在瓦斯压力作用下继续扩展直至相互贯通,才会发生失稳破坏;此外,卸压带易垮孔,峰后应力集中带易喷孔、顶钻,峰前应力集中带的孔壁失稳破坏的概率较低。