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井内液柱压力对井壁稳定性的影响

井内液柱压力对井壁稳定性的影响

第二十二届全国探矿工程（岩土钻掘工程）学术交流年会

作者：马赵飞凌雪柳洪杰刘子晨梁高中国地质大学(北京) 煤矿开采注浆技术创新基地

为探究液柱压力对井壁稳定性的影响,研究井壁围岩在井内液柱压力及地应力作用下的受力特征及裂纹扩展模式,采用三轴围压水压试验的方法,改变围压以及井内水压的方式对细砂岩进行室内试验,并通过CT扫描的方法进行内部裂纹观察。研究表明:... 详细信息

为探究液柱压力对井壁稳定性的影响,研究井壁围岩在井内液柱压力及地应力作用下的受力特征及裂纹扩展模式,采用三轴围压水压试验的方法,改变围压以及井内水压的方式对细砂岩进行室内试验,并通过CT扫描的方法进行内部裂纹观察。研究表明:(1)围压一定时,细砂岩的偏应力-应变曲线的各阶段变化趋势受孔内水压的影响较大,且峰值强度、残余强度、轴向峰值应变与围压、孔内水压均呈正相关。孔内水压的作用延缓了细砂岩的压缩屈服阶段受力破坏的过程,增加了细砂岩的延性破裂程度。(2)CT扫描发现一定围压作用下,细砂岩的主剪切破裂面与轴向的夹角呈现出随着水压的增大而减小的规律,且剪切裂纹轨迹由岩样外侧逐渐向中心孔壁靠近偏转;(3)随着水压的增加,孔内岩块塌落方式由集中塌落转变为零散塌落;水压越大,孔内的岩块塌落面积和塌落度越小。提升水压到合适强度,可以提升井壁稳定性,减小井壁失稳发生的可能。

关键词：井壁稳定性细砂岩孔内水压三轴实验 CT扫描力学性能裂纹扩展

来源： cnki会议评论

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基于PFC2D的单齿直线切削破岩过程分析

基于PFC2D的单齿直线切削破岩过程分析

第二十二届全国探矿工程（岩土钻掘工程）学术交流年会

作者：柳洪杰凌雪马俊涛范自立刘宝林中国地质大学(北京) 煤矿开采注浆技术创新基地

在石油钻井、隧道开挖等领域经常遇到关于岩石切削的问题,岩石切削问题的研究成为提高机械开采效率的重要突破口。针对钻井过程中锥形齿切削岩石的塑-脆性破碎机理这一科学问题,以提高钻进效率为最终目的,通过实验测试岩石力学参数和离... 详细信息

在石油钻井、隧道开挖等领域经常遇到关于岩石切削的问题,岩石切削问题的研究成为提高机械开采效率的重要突破口。针对钻井过程中锥形齿切削岩石的塑-脆性破碎机理这一科学问题,以提高钻进效率为最终目的,通过实验测试岩石力学参数和离散单元法(PFC)建立了锥形齿平行切削岩石的数值模拟,研究岩石切削过程中在不同切削深度下的切削形貌、切削力、破岩比功等。结果表明:(1)岩屑先产生宏观剪切裂纹形成半脱落岩屑,后于薄弱处发生张拉失效导致岩屑弹出,并且在切削深度较浅时产生小尺寸岩屑,在切削深度较深时产生大尺寸岩屑。(2)研究了不同切削深度下产生岩屑时的切削峰值力,发现与Nishimatsu的峰值力模型更加符合,与切削深度呈线性增长的趋势。(3)切削力的峰值基本对应裂纹的激增,随着切削深度的增加裂纹图中台阶数会随之减少;破岩比功与切削深度在一定范围内呈正相关,并可以根据MSE与logd的关系图将切削过程划分出塑性破坏阶段、小碎屑阶段、脆性破坏3个阶段。

关键词：岩石切削离散元岩屑破岩比功钻进效率

来源： cnki会议评论

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井内液柱压力对井壁稳定性的影响

钻探工程 2023年第S1期50卷 143-148页

作者：马赵飞凌雪柳洪杰刘子晨梁高中国地质大学(北京) 北京100083 煤矿开采注浆技术创新基地北京100040 海南海大工程检测科技有限公司海南海口570228

关键词：井壁稳定性细砂岩孔内水压三轴实验 CT扫描力学性能裂纹扩展

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巷道帮部锚索外注式锚注支护技术试验研究

科学技术创新 2025年第1期 210-213页

作者：王朝龙王智正朱星志华北科技学院(中国煤矿安全技术培训中心)

在煤矿巷道的帮部围岩加固技术中，以施加帮部锚索和围岩注浆为主要方法，考虑帮部锚索端锚强度较小、围岩注浆在锚索孔内扩散较困难等问题，本文提出帮部锚索外注式锚注支护技术，将普通帮部锚索与注浆相结合，实现帮部围岩加固的锚注... 详细信息

在煤矿巷道的帮部围岩加固技术中，以施加帮部锚索和围岩注浆为主要方法，考虑帮部锚索端锚强度较小、围岩注浆在锚索孔内扩散较困难等问题，本文提出帮部锚索外注式锚注支护技术，将普通帮部锚索与注浆相结合，实现帮部围岩加固的锚注一体化和锚索全长锚固，并对外注式锚注支护技术的物理性质进行阐述，利用相似模拟试验阐明了封孔料注入量的问题，利用井下试验验证了巷道帮部锚索外注式锚注支护技术的可行性，为锚注支护一体化的发展提供了支持。

关键词：外注式锚注支护锚索围岩注浆锚注一体

高应力极软破碎岩层巷道高强度耦合支护技术研究

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煤炭学报 2011年第2期36卷 223-228页

作者：王卫军彭刚黄俊湖南科技大学煤矿安全开采技术湖南省重点实验室能源与安全工程学院湖南湘潭411201

从控制围岩集中应力转移和缩小围岩破碎区范围出发,分析了牛马司矿业公司水井头煤矿-300 m东大巷的变形破坏特征,得出该巷道围岩失稳机制,指出原支护方式的主动让压、支护强度低是导致巷道剧烈变形的主要原因。通过现场测试和数值模拟,... 详细信息

从控制围岩集中应力转移和缩小围岩破碎区范围出发,分析了牛马司矿业公司水井头煤矿-300 m东大巷的变形破坏特征,得出该巷道围岩失稳机制,指出原支护方式的主动让压、支护强度低是导致巷道剧烈变形的主要原因。通过现场测试和数值模拟,提出了采用高强度锚杆、强力锚索、注浆加固围岩的高阻让压和高强度支护技术,根据现场监测数据和耦合支护原理,确定了合理的各支护环节的支护时间:U型钢支护在锚杆支护32 h后进行;注浆支护在U型钢支护10 d后进行。

关键词：高应力极软岩层高阻让压、高强度支护

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砾岩含水层帷幕浆液运移规律与改性效果分析

煤炭学报 2019年第8期44卷 2460-2469页

作者：尚宏波靳德武赵春虎柳昭星王皓王晓东姬亚东朱慎刚石志远中煤科工集团西安研究院有限公司陕西西安710054 陕西省煤矿水害防治技术重点实验室陕西西安710077 淮北矿业股份有限公司朱仙庄煤矿安徽宿州234111

注浆帷幕截流是深部矿井水害治理的主要技术手段之一,针对淮北矿区朱仙庄煤矿8号煤层水害防治问题,采用CT扫描与室内试验测试得到受注砾岩孔裂隙分布及岩石力学特征,利用COMSOL Multiphysics软件建立了受注砾岩层的孔隙介质与孔隙-单裂... 详细信息

注浆帷幕截流是深部矿井水害治理的主要技术手段之一,针对淮北矿区朱仙庄煤矿8号煤层水害防治问题,采用CT扫描与室内试验测试得到受注砾岩孔裂隙分布及岩石力学特征,利用COMSOL Multiphysics软件建立了受注砾岩层的孔隙介质与孔隙-单裂隙介质2种数值模型,分析了帷幕墙注浆截流效果。研究结果表明:浆液在孔隙介质中的运移范围随注浆时间的增加而增大,浆液运移稳定后的扩散范围为10.12~10.44 m;孔隙-单裂隙介质数值模型中,浆液运移形态沿裂隙方向对称,浆液运移优先进入裂隙通道,随后沿裂隙方向扩散至孔隙介质中,随注浆时间的增加,浆液运移范围逐渐增大并最终趋于稳定,孔隙-单裂隙介质中浆液的纵向扩散范围为10.05~10.23 m,横向扩散范围为16.30~16.98 m;根据数值计算结果,提出了注浆孔间距为20 m、两排注浆孔交错布置、有效宽度约为40 m的帷幕截流方案。最后,通过注浆前后砾岩物理力学性质对比分析与现场放水试验的方法,验证了帷幕墙截流效果良好、注浆孔间距布置合理。

关键词：帷幕注浆浆液运移注浆孔距注浆效果数值模型

深井圆巷次生承载结构“时-空”一体化演化规律研究

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采矿与安全工程学报 2016年第5期33卷 779-786页

作者：彭瑞孟祥瑞赵光明李英明何叶荣董春亮左超安徽理工大学煤矿安全高效开采省部共建教育部重点实验室安徽淮南232001

研究圆巷"开挖-支护"过程中掘进头附近承载结构形成机理和发展规律。基于Drucker-Prager屈服准则和Levy-Mises本构关系,考虑开挖损伤因素,获得围岩次生应力场、位移场的解析式,由蠕变效应推导承载结构演化方程组。依据切向应力"增-减-集... 详细信息

研究圆巷"开挖-支护"过程中掘进头附近承载结构形成机理和发展规律。基于Drucker-Prager屈服准则和Levy-Mises本构关系,考虑开挖损伤因素,获得围岩次生应力场、位移场的解析式,由蠕变效应推导承载结构演化方程组。依据切向应力"增-减-集中-趋稳"划分次生承载结构为"主动-被动-关键-自稳"承载圈,由算例可知,随着岩性增强和支护力增大以及掘巷速度、损伤程度、锚杆间排距和地压的减小,"主动-关键"圈更靠近巷壁,其中"关键"圈厚度和应力集中系数增大,使得围岩初始支护难度减小、承载能力增强。各承载圈厚度及与巷壁间距离随着蠕变效应发生变化,当地压在20 MPa时,采用锚杆支护力为0.4 MPa、间排距600 mm×600 mm,及时地封孔注浆减小软化系数,有助于提高围岩承载能力,加快进入蠕变稳定期,并有效地控制住"关键"圈转移,抑制其厚度增大,降低巷道后期维护难度。

关键词：开挖-支护损伤 “时-空”一体化次生承载结构

卸压开采抽采瓦斯理论及煤与瓦斯共采技术体系

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煤炭学报 2009年第1期34卷 1-8页

作者：袁亮煤矿瓦斯治理国家工程研究中心安徽淮南232001

针对低透气性、高吸附性、高瓦斯煤层群安全高效开采技术难题,以淮南矿区为主要试验研究基地,应用岩石力学、岩层移动、"O"形圈、瓦斯流动等理论,研究卸压开采采场内岩层移动及应力场分布规律、裂隙场演化及分布规律、卸压瓦斯富集区及... 详细信息

针对低透气性、高吸附性、高瓦斯煤层群安全高效开采技术难题,以淮南矿区为主要试验研究基地,应用岩石力学、岩层移动、"O"形圈、瓦斯流动等理论,研究卸压开采采场内岩层移动及应力场分布规律、裂隙场演化及分布规律、卸压瓦斯富集区及运移规律等科学规律.针对不同煤(岩)层和瓦斯地质条件,探索出卸压开采抽采瓦斯理论,建立了卸压开采抽采瓦斯、煤与瓦斯共采技术体系.创新了低透气性、高瓦斯煤层群安全高效开采矿井设计理论,解决了煤与瓦斯共采重大工程技术难题.

关键词：煤与瓦斯共采低透气性煤层复杂地质条件

高潜水位采煤沉陷区资源化、能源化、功能化利用构想与实践

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煤炭学报 2024年第1期49卷 65-74页

作者：袁亮徐良骥安徽理工大学深部煤矿采动响应与灾害防控国家重点实验室安徽淮南232001 深部煤炭安全开采与环境保护全国重点实验室安徽淮南232001 煤矿生态环境保护国家工程实验室安徽淮南232001

高潜水位矿区井工开采往往造成地表大面积沉陷积水,矿区生态环境发生变化,沉陷区国土资源由以土地资源为主转变为水资源为主、水土资源共存的局面。目前,采煤沉陷区水资源开发利用不充分,可再生能源开发、多能互补利用和废弃矿井抽水蓄... 详细信息

高潜水位矿区井工开采往往造成地表大面积沉陷积水,矿区生态环境发生变化,沉陷区国土资源由以土地资源为主转变为水资源为主、水土资源共存的局面。目前,采煤沉陷区水资源开发利用不充分,可再生能源开发、多能互补利用和废弃矿井抽水蓄能等方面具有得天独厚的条件和巨大发展潜力,采煤沉陷区国土空间功能也需结合现有条件重新定位与建构。在此背景下,提出高潜水位采煤沉陷区资源化、能源化和功能化利用构想。系统阐述了“三化”面临的科学问题,如采煤沉陷水域水资源量和水生态环境演变规律、地表残余变形规律;“三化”涉及的关键技术与模式,包括监测与评价技术,如“天-空-地-水-井”一体化协同监测技术体系、采煤沉陷区水生态环境调查评价方法、采煤沉陷区建设场地地基稳定性评价方法,以及治理利用技术及模式,如采煤沉陷区水生态环境修复技术模式、采煤沉陷区水资源保持与高效利用技术模式、水资源区域协调开发与高效利用技术模式、风光互补模式、制氢-合成氨-掺氨燃烧发电模式、废弃矿井抽水蓄能模式、农业用地功能构建(复垦地土壤重构)技术、建设用地功能构建(采空区注浆地基加固)技术、生态用地功能构建(地表水系重构与生态湿地建设)技术;并从产业融合、资金筹集、科技创新、区域统筹等方面提出了具体的政策建议。

关键词：高潜水位采煤沉陷区资源化能源化功能化