煤层厚度影响下大直径钻孔卸压释能机理
张东晓1
王翔宇1
郭伟耀2
张悦颖1
赵同彬1
吴震3
方恒宇1
张骞4
1.山东科技大学能源与矿业工程学院,山东青岛 2665902.山东科技大学能源与矿业工程学院,山东青岛 266590;长崎大学工学研究科,日本长崎852-85213.兖矿能源鄂尓多斯能化有限公司,内蒙古鄂尔多斯 0170004.长崎大学工学研究科,日本长崎852-8521;石家庄铁道大学大型结构健康诊断与控制研究所,河北石家庄 050043
摘要：煤层厚度变化是影响大直径钻孔卸压效果的重要因素之一.基于等效弹性模量原理建立了大直径钻孔卸压弹性力学模型,以某矿不同工作面为工程背景,研究了不同煤层厚度条件下大直径钻孔卸压煤体应力分布特征和能量释放规律,探讨了煤层厚度影响下大直径钻孔卸压释能机理.研究结果表明:当大直径钻孔卸压参数相同时,薄煤层中原岩应力、钻孔切向应力及其塑性区范围均大于厚煤层;大直径钻孔周边应力峰值随煤层厚度增加呈非线性减小趋势,当煤层厚度由1m增加到9m,应力峰值由 23.2 MPa降低到 20.2 MPa,降低 12.9%;大直径钻孔卸压释能率随着煤层厚度增加呈减小趋势,当煤层厚度由 1m增加到 9m,大直径钻孔卸压释能率由 68.7%降低到 45.8%,即相同大直径钻孔卸压参数条件下薄煤层卸压效果更好;当大直径钻孔卸压参数相同时,钻孔切向应力随着煤层厚度增加而减小,导致煤体破碎区和塑性区范围以及存储弹性能释放量减小,即钻孔卸压释能率降低.某矿 1208工作面和 1203工作面煤层厚度分别为 9.08、4.95 m,虽然两工作面采取了相同的大直径钻孔参数,但 1208工作面巷道围岩变形破坏更为严重,对大直径卸压钻孔参数优化后,煤体平均钻屑量由 2.48 kg/m下降到 1.76 kg/m,表明随着煤层厚度增加,需采取减小钻孔间距、增大钻孔直径等措施来达到更好的卸压效果.
关键词：冲击地压大直径钻孔煤层厚度应力演化卸压释能
分类号：TD324(矿山压力与支护)
资助基金：山东省自然科学基金重大基础研究资助项目(ZR2019ZD13)国家自然科学基金(52274086)山东省泰山学者工程项目(No.tstp20221126)
论文发表日期：2024-06-25
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( 40-50 )
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