煤炭科学技术

作者：张学博, 王文元, 蔡行行,

关键词：抽采钻孔, 钻孔失稳, 瓦斯抽采, 深部煤层,

为了研究深部煤层抽采钻孔变形失稳的主控因素，分析了抽采钻孔变形失稳机理，建立了三维数值模型，研究了钻孔埋深、侧压系数等对钻孔稳定性的影响，最后确定了地应力为抽采钻孔变形失稳的主控因素。结果表明：①随着钻孔埋深的增加，钻孔围岩的最大垂直位移、最大水平位移和最大垂直应力都随之增加，并且埋深扩大1倍，位移最大增加6.11倍，最大垂直压力增加1倍，最大垂直应力所处位置距钻孔表面距离不断增大，但垂直应力集中系数基本不变。②随着侧压系数的增大，钻孔围岩的最大垂直位移和最大水平位移都增大，最大垂直位移增加速率较快，并且侧压系数扩大1倍，钻孔的最大位移变为原来的3.29倍；钻孔最大垂直应力随之缓慢增加。③孔径和瓦斯压力对钻孔稳定性影响较小。孔径或瓦斯压力的增加导致钻孔的最大垂直位移、最大水平位移和最大垂直应力都缓慢增加。④采用套管对钻孔进行支护，钻孔变形得到一定的控制，最大垂直位移和最大水平位移都明显减少，最大垂直应力所处位置至钻孔的距离与应力集中系数都减小，并且PP套管效果最佳。⑤由埋深和侧压系数（地质构造）决定的地应力是钻孔失稳的根源，是影响抽采钻孔稳定性的主控因素。研究结果可以为矿井瓦斯治理提供理论基础。

来源：2021年第5期

《煤炭科学技术》期刊编辑部

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