基于大直径钻孔钻进多参量的煤体应力钻测方法
赵同彬1
赵志刚1
齐炎山2
尹延春1
牛旭2
李淇凡2
1.山东科技大学能源与矿业工程学院,山东 青岛 266590;山东科技大学山东省深部矿井动力灾害智能防控重点实验室(筹),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
摘要：煤体高应力是冲击地压发生的必要条件,及时准确测量评估煤体应力是冲击地压预警工作的关键环节.大直径钻孔是煤矿冲击地压防治最常用的预卸压、卸压解危和应力调控方法,研发和应用基于大直径卸压钻孔的煤体应力随钻测量技术方法,可以得到煤矿井下大量煤体应力数据.本文根据煤体钻削破坏特征,对钻头破煤进行了力学分析,以钻头钻削力为纽带,研究了钻头受力与煤体应力关系,建立了煤体钻削力学模型,给出了包含钻进多参量的煤体应力反演方程;开展不同强度和煤体应力的原煤室内钻进实验,验证了力学模型的准确性和适用性,自主研制了大直径卸压钻机配套的随钻测量装置,开展煤矿井下实测实验,获取钻头位移、转速、转矩随时间变化数据,计算得到不同钻孔深度的煤体应力,给出了卸压孔区应力场分布形态,并与钻进能量和钻进时间进行了比较分析.结果表明,室内钻进实验加载应力与钻削力学模型计算应力平均误差为 4.9%、最大误差为 15.7%;现场实测煤体应力随孔深呈现先上升后下降的趋势,与煤壁支承压力分布规律一致,同一钻孔的煤体应力、钻进时间和钻进能量随孔深变化曲线基本一致,表明高应力区钻孔消耗能量较多,所需钻进时间也较长;对比相邻钻孔应力发现,先施工钻孔的应力峰值较高,后施工钻孔应力峰值较低,且峰值位置向深部转移,表明先施工钻孔起到明显的卸压作用.通过建立钻进多参量和煤体应力的定量关系,进行基于大直径卸压钻孔钻进多参量的煤体应力原位测量,将大直径卸压钻孔从卸压工程孔拓展为应力测量孔,实现钻孔卸压与应力测量评估一体化.
关键词：大直径卸压钻孔钻削力学模型煤体应力钻进多参量钻测方法
分类号：TD313(矿山压力与支护)
资助基金：国家自然科学基金(52374097)山东省自然科学基金重大基础研究资助项目(ZR2019ZD13)山东省泰山学者工程项目(tstp20221126)
论文发表日期：2025-01-24
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( 122-132 )
英文信息