基于上覆岩层应力场和裂缝场演化的采动井套管破断特征及防控对策
李延河1
倪小明2
王保玉3
谭学斌4
1.平顶山天安煤业股份有限公司, 河南 平顶山 467000;中国平煤神马控股集团有限公司, 河南 平顶山 4670002.河南理工大学 能源科学与工程学院, 河南 焦作 454000;河南理工大学 煤系气资源高效开发研究院, 河南 焦作 4540003.河南理工大学 煤系气资源高效开发研究院, 河南 焦作 4540004.河南理工大学 能源科学与工程学院, 河南 焦作 454000
摘要：准确确定出煤矿采动井套管破断特征并提出相应的防控对策,能为井筒长期稳定提供重要保障.以平顶山矿区的二1 煤层及上覆岩层为研究对象,采用理论计算与数值模拟软件模拟方法,确定出上覆岩层离层段应力和位移分布规律,分析了上覆岩层高度、距工作面水平距离与应力、位移的相关性,拟合出上覆岩层高度、距工作面水平距离与应力、位移的关系式;根据研究区采动井的实际开发经验,确定出最佳布井区域下的套管主要破断类型,结合常用套管力学参数,得出"两场"演化下的套管破断位置及长度等特征;对常用的采动井局部防护技术进行总结,并提出对应的防控对策.结果表明:工作面推进过程中,上覆岩层应力呈现出"波动-线性降低"的变化规律,位移呈现出"几乎未发生变化-类双曲线型"的变化规律.最佳布井区域下的采动井套管主要以拉伸缩径和剪切破断为主,选择施加套管加强件对采动井套管进行加固.研究区地面采动井三开段采用N80套管时,需在煤层上部 46 m亚关键层处、54 m软硬互层处分别加设抗拉伸套管加强件和抗剪切加强件;采用P110套管时,需在煤层上部 46 m亚关键层处加设抗拉伸加强件.建议研究区地面采动井三开段均采用P110套管,增加采动井的井筒稳定性.该研究成果为平顶山矿区及相似条件下采动井预防套管破断提供了理论指导.
关键词：采动井套管破断防控对策加强件上覆岩层组合
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(41872189)河南省高校创新团队资助项目(21IRTSTHN007)
论文发表日期：2024-01-25
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：11( 221-231 )
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