濕度場對煤礦膨脹巖鉆孔變形的影響規(guī)律

1、 濕度場對煤礦膨脹巖鉆孔變形的影響規(guī)律 重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文 （學(xué)術(shù)學(xué)位） 學(xué)生姓名：侯吉峰 指導(dǎo)教師：盧義玉 教 授 專 業(yè)：采礦工程 學(xué)科門類：工 學(xué) 重慶大學(xué)資源及環(huán)境科學(xué)學(xué)院 二 O 一四年五月 重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文 中文摘要 I 摘 要 鉆孔預(yù)抽瓦斯是防治煤礦瓦斯事故的主要措施之一。當(dāng)鉆進(jìn)瓦斯抽采孔穿越膨脹巖時，鉆孔內(nèi)膨脹巖遇水快速膨脹易造成抱鉆、鉆具夾死等孔內(nèi)事故，嚴(yán)重影響鉆孔施工效

2、率及煤礦安全生產(chǎn)。因此，深入研究濕度場變化對煤礦膨脹巖鉆孔變形的影響規(guī)律，減少鉆孔縮徑抱鉆孔內(nèi)事故，對煤礦瓦斯災(zāi)害防治具有重要意義。 基于濕度應(yīng)力場理論和熱彈性力學(xué)理論，本文采用理論分析、數(shù)值模擬與試驗相結(jié)合的方法，對煤礦膨脹巖鉆孔在不同含水率下的變形規(guī)律進(jìn)行了較為系統(tǒng)的研究。論文主要研究成果如下： ①通過不同含水率單軸壓縮實驗和遇水膨脹實驗，對重慶某煤礦泥巖力學(xué)特性進(jìn)行了研究。 研究表明： 泥巖彈性模量和抗壓強(qiáng)度隨含水率的增加而大幅降

3、低，泊松比隨含水率的增加而增大，此外泥巖遇水還具有很強(qiáng)的膨脹性。因此，在理論分析和實際的工程應(yīng)用中，要綜合考慮膨脹巖的遇水軟化膨脹特性。 ②基于濕度應(yīng)力場理論和熱彈性力學(xué)理論，本文提出了考慮濕度軟化效應(yīng)的膨脹巖本構(gòu)方程，并對煤礦膨脹巖鉆孔變形進(jìn)行了理論分析。研究表明：含水率和含水率變化引起的巖體力學(xué)參數(shù)的改變是影響煤礦膨脹巖鉆孔變形的主要因素。③利用數(shù)值模擬軟件 ANSYS 中的溫度應(yīng)力場模塊， 并結(jié)合相似模擬試驗， 研究和分析了濕度場

4、變化對鉆孔變形的影響規(guī)律。恒定地應(yīng)力場中，不同濕度場作用下，鉆孔孔壁的最大徑向位移與含水率呈非線性遞增關(guān)系；濕度軟化效應(yīng)對膨脹巖鉆孔變形影響顯著；恒定地應(yīng)力場和濕度場作用下，鉆孔孔壁的最大徑向位移隨濕度線膨脹系數(shù)、泊松比的增大而增大，隨彈性模量的增大而降低。由此可知， 當(dāng)鉆孔穿越具有裂隙、 破碎的強(qiáng)膨脹巖地帶時， 鉆孔孔壁徑向位移明顯變大，縮徑量更明顯，因此鉆遇條件差的膨脹巖地層時，更應(yīng)注意防止鉆孔縮徑卡鉆。 關(guān)鍵詞： 關(guān)鍵詞：膨脹巖，