钻杆钻进扰动下顺层瓦斯抽采钻孔孔壁失稳机制
韩晓明1
刘炳余1
薛刘冰1
张小明2
1.河南理工大学 机械与动力工程学院,河南 焦作 454000;河南理工大学 河南省煤矿机械装备工程技术研究中心,河南 焦作 4540002.河南理工大学 机械与动力工程学院,河南 焦作 454000
摘要：为了探讨钻杆钻进扰动对顺层瓦斯抽采钻孔孔壁失稳破坏的影响规律,基于赫兹接触理论,推导钻杆与瓦斯抽采钻孔发生摩擦时滑动接触应力分量计算公式,建立钻杆钻进扰动下孔壁附近复合应力场的分析计算模型,分析孔壁的复合应力场,运用有限元分析软件Abaqus对计算结果进行验证;最后,依据Mohr-Coulomb强度准则,对防止孔壁失稳的临界钻进参数进行分析.结果表明:钻杆位于瓦斯抽采钻孔正下方时,孔壁复合应力场中的最大主剪应力取得最大值;最大主剪应力位于接触表面,若超出煤岩的抗剪强度,则会在此处发生剪切破坏;降低钻杆公转率以及钻杆与瓦斯抽采钻孔孔壁的摩擦系数可以提高钻进过程中孔壁的稳定性;钻杆与瓦斯抽采钻孔之间的环空间隙越大,临界钻压越小.研究结果可为顺层瓦斯抽采钻孔钻进工艺参数选择提供理论指导.
关键词：钻杆扰动顺层瓦斯抽采钻孔孔壁失稳Mohr-Coulomb准则赫兹接触
分类号：TD712(矿山安全与劳动保护)
资助基金：国家自然科学基金(51975189)河南省高等学校重点科研项目(22A440013)
论文发表日期：2023-06-28
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：9( 18-26 )
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