受载煤体多参量随钻监测试验与随钻突出预测方法
舒龙勇1
闫振东1
刘正帅2
饶文铭3
李阳3
刘永茜3
1.煤炭科学研究总院,北京 100013;煤炭科学技术研究院有限公司,北京 1000132.煤炭科学技术研究院有限公司,北京 100013;煤炭无人化开采数智技术全国重点实验室,安徽 合肥 2320013.煤炭科学技术研究院有限公司,北京 100013
摘要：煤与瓦斯突出预测结果直接关系着煤层安全开采和防突措施科学实施,但现行以瓦斯参数为主的突出预测指标体系难以超前反映工作面前方煤体应力和物理力学性质变化.钻孔钻进过程蕴含着大量反映煤体突出危险性的信息,为深度挖掘钻进信息与煤体应力和物理力学性质的关系,自主研制了受载煤体模拟钻进与多参量随钻监测试验系统.该系统中,矿用液压回转钻机能够还原井下钻机钻进能力,三向独立加载和梯度加卸载模块能够还原井下煤体应力非均匀分布,4个300 mm×400 mm×400 mm的试验空间可以实现非均质煤体连续钻进,同时试验系统能够实现钻进参数和声发射信号的随钻采集.利用试验系统开展了不同煤体应力和物理力学性质条件下随钻监测试验,结果表明:随煤体应力增大,钻机转矩、推进力相应增大,转速相应减小;不同钻进参数对不同煤体物理力学性质响应敏感性不同,钻机转矩与煤体三轴抗压强度呈正相关关系,钻机转速与煤体单轴抗压强度呈负相关关系,钻机推进力与煤体内摩擦角呈正相关关系;不同物理力学性质煤体随钻声发射频带分布不同,峰值频率与单轴抗压强度、三轴抗压强度、内摩擦角呈负相关关系.进一步从理论分析与试验研究方面探讨了煤体应力、煤体物理力学性质、煤层瓦斯大小随钻评价可行性,并建立了煤与瓦斯突出危险随钻预测模型,讨论了煤与瓦斯突出随钻综合预测的可行性,研制了近钻头声振信号随钻采集装置,为推进煤与瓦斯突出随钻预测技术发展提供了一定的理论和技术支撑.
关键词：钻进参数随钻声振信号煤体应力物理力学性质随钻突出预测
分类号：TD713(矿山安全与劳动保护)
资助基金：国家自然科学基金(52174187)国家自然科学基金(52304223)国家自然科学基金(52130409)
论文发表日期：2025-10-31
在线出版日期：2025-11-20（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：17( 4774-4790 )
英文信息