突出松軟煤層鉆桿卡鉆力學(xué)機(jī)理研究.pdf

1、我國許多煤礦是高瓦斯礦井和突出礦井，煤層透氣性低，煤與瓦斯突出災(zāi)害十分嚴(yán)重，所以“雙四位一體”綜合防突措施對(duì)于煤層瓦斯災(zāi)害的防治有著重要意義。由于突出煤層往往也是松軟煤層，在施工抽采鉆孔、預(yù)測和效果檢驗(yàn)孔時(shí)，常常因?yàn)殂@進(jìn)發(fā)生卡鉆而導(dǎo)致鉆孔深度低、成孔率低，防突措施實(shí)施不到位，預(yù)測與效果檢驗(yàn)結(jié)果不準(zhǔn)確，影響煤礦的安全高效生產(chǎn)。為解決以上問題，需要對(duì)鉆進(jìn)卡鉆機(jī)理進(jìn)行研究，并提出解決方案。
　　本文針對(duì)突出松軟煤層鉆進(jìn)過程中常發(fā)生的卡鉆

2、現(xiàn)象，首先基于力學(xué)機(jī)理對(duì)螺旋鉆桿機(jī)械排粉過程中煤粉顆粒的運(yùn)動(dòng)規(guī)律與圓鉆桿壓風(fēng)排粉過程中煤粉顆粒的運(yùn)動(dòng)規(guī)律進(jìn)行系統(tǒng)的分析，同時(shí)運(yùn)用巖石力學(xué)理論分析鉆孔周圍應(yīng)力分布與破壞區(qū)半徑，依靠RFPA數(shù)值模擬軟件對(duì)鉆孔破壞區(qū)范圍進(jìn)行模擬，結(jié)合理論分析結(jié)果確定破壞區(qū)范圍和鉆孔變形量，從而確定鉆進(jìn)過程中煤粉的產(chǎn)生量，對(duì)于鶴壁六礦，42mm鉆孔產(chǎn)粉量是理想狀態(tài)的3.32倍，75mm鉆孔產(chǎn)粉量是理想狀態(tài)的3.11倍，113鉆孔產(chǎn)粉量是理想狀態(tài)的2.13倍；從

3、控制鉆進(jìn)速度的角度提出消除或減少卡鉆現(xiàn)象發(fā)生的辦法；經(jīng)過在鶴壁六礦2123上順槽與2145上順槽應(yīng)用不同類型的鉆桿進(jìn)行現(xiàn)場工程應(yīng)用，確定了該方法是有效可行的，具有重要的理論和實(shí)際意義。
　　研究結(jié)果表明：突出松軟煤層鉆進(jìn)過程中發(fā)生卡鉆現(xiàn)象是由于鉆進(jìn)速度過快，導(dǎo)致產(chǎn)出的煤粉量大于排出煤粉能力所致。所以控制鉆進(jìn)速度，減少單位時(shí)間產(chǎn)粉量，及時(shí)排出鉆孔內(nèi)煤粉，可以很大程度的降低卡鉆幾率。在工程應(yīng)用的過程中，控制鉆進(jìn)速度后，鉆孔深度提高了一