不同影响因素对钻屑量的影响规律模拟研究
顾鹏1
王浩1
崔志瀛2
崔玉江3
程亚飞4
1.山东能源集团有限公司 冲击地压防治研究中心,山东 济南 2500142.兖矿新疆矿业有限公司 硫磺沟煤矿,新疆 昌吉 8311003.山东能源集团 西北矿业有限公司,陕西 西安 7100184.山东科技大学 能源与矿业工程学院,山东 青岛 266590
摘要：钻屑法是冲击地压等煤岩动力灾害危险性判定和预测的重要手段,准确获取钻屑量变化规律是了解煤体应力状态的关键之一.为更深入地了解钻进过程煤体破坏过程,基于弹性理论给出了钻屑量的计算公式,设计了煤体钻进模拟离散元模型,开展了不同影响因素条件下的钻进模拟试验,提出了以离散颗粒数量间接反映钻屑量的模拟方法,揭示了不同煤体力学性质、围压以及孔径条件下离散颗粒数量的变化规律.研究结果表明:基于PFC3D所构建的离散元模型可以有效模拟钻头切削过程,模拟结果与试验所获取的规律基本一致,离散颗粒数量与钻屑量近似呈现正相关关系;依据破坏范围可近似将破坏区域划分为钻进破坏区与变形破坏区,钻进破坏区与钻杆几何特征相关,变形破坏区与煤体力学性质及围压特征相关;模型离散颗粒均值与强度系数、弹性模量系数呈现负相关关系,实际应用中还应关注煤样软硬等力学性质对钻屑指标的影响;不同侧压系数条件下煤体离散颗粒均值近似呈现线性关系,当侧压系数由 1.1 增至 1.4 时,孔壁高位移区域由圆形逐步转变为椭圆形,离散颗粒量均值上升幅度为 8.7%;不同孔径条件下煤体离散颗粒均值存在一定比例关系,当孔径由 20 mm依次增加至 24、28、32 mm时,钻孔应力集中现象明显加剧,孔壁位移量显著增加,离散颗粒量分别增加 17.3%、23.6%、16.7%.
关键词：冲击地压钻屑量数值模拟离散颗粒数量煤岩动力灾害影响因素
分类号：TD324+.1(矿山压力与支护)
资助基金：山东省重大科技创新工程资助项目(2019SDZY02)山东能源集团揭榜挂帅资助项目(SNKJ2022BJ01-R27)
论文发表日期：2026-01-20
在线出版日期：2026-02-02（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：11( 87-97 )
英文信息