基于应变软化模型的抽采钻孔封孔段稳定性研究

为了解决软弱煤层中瓦斯抽采钻孔漏气严重的问题,基于煤岩体黏聚力沿塑性区线性弱化的应变软化模型,采用理论推导的方法得出了应变软化效应下抽采钻孔封孔段围岩的应力、位移及塑性范围的求解公式,利用数值模拟的方法对抽采钻孔封孔段围岩稳定性进行了数值模拟研究。研究表明:基于煤岩体应变软化模型钻孔围岩的塑性区范围及孔壁位移显著大于未考虑煤岩体应变软化效应的结果;随着孔内压力的增大,钻孔塑性区缩小,孔壁位移降低,钻孔的变形破坏受到抑制,且服从应变软化模型的围岩变形更易受到孔内压力的抑制。研究成果应用于河南某煤矿软弱煤层的瓦斯抽采封孔实践,表明在该矿软弱煤层瓦斯抽采中采用具有主动支护作用的囊袋式封孔法较聚氨酯封孔法瓦斯抽采浓度提高约18.1%,取得了良好的抽采效果。

锚索注浆支护技术应用研究

为解决巷道软弱顶板淋水变形严重的问题,对原有支护进行优化,提出锚索注浆支护。利用数值模拟软件对不同注浆压力下封孔段变形、封孔段长度对封孔段受力等进行分析,最终给出最佳注浆压力为4 MPa,最佳封孔段长度为400 mm。对设计的支护方案进行应用分析,表明在锚索注浆支护后0~60 d内顶底板移近量从原支护方案的234 mm降低至165 mm,有效地解决了巷道软弱顶板淋水变形严重的问题,为矿井安全开采提供一定的参考。

煤矿瓦斯抽采钻孔主要封孔方式剖析

通过对我国煤矿瓦斯抽采主要封孔方式的分析,认为钻孔周边裂隙发育范围研究不透彻,始封深度、封孔长度选择不合理,注浆压力偏低,聚氨酯和水泥砂浆等封孔材料不能有效封堵钻孔周边煤岩层裂隙,是造成目前我国煤矿瓦斯抽采封孔效果不理想的主要原因。论文指出,研究多重损伤条件下的抽采钻孔周边裂隙发育时效特性,确定抽采钻孔的合理始封深度和两端封堵段长度,采用合适的注浆材料,提高注浆压力,是提高"两堵一注"带压封孔方法封孔效果的技术途径。

钻孔封闭质量分类评价系统的设计与研究

根据梁家煤矿钻孔封闭的实际数据资料,将计算机高级编程语言Visual Basic和Access数据库相结合,开发了钻孔封闭质量分类评价系统,实现了钻孔封闭信息数据的高效、系统的管理功能,并且从钻孔的封孔用料的用量和封孔段距两方面对钻孔的封闭质量进行分类评价,最后结合2个方面的评价结果对钻孔的质量情况作了综合性评价。

囊袋式注浆封孔法钻孔支护作用分析

基于支护钻孔的力学模型,采用数值模拟的方法对孔周围岩应力场及围岩塑性分布进行了分析和讨论。数值计算表明:随着孔内壁法向支护作用的逐渐提高,围岩应力峰值向钻孔壁移动,塑性区半径也逐渐减小,进而说明囊袋式封孔法提供的支护作用有助于抑制钻孔裂隙的发育。通过工业试验的方法验证了采用囊袋式封孔法可以大幅提高煤层瓦斯抽采浓度。

大众煤矿突出煤层瓦斯治理实践

针对大众煤矿突出煤层的情况,采用穿层钻孔和顺层钻孔相结合预抽煤层瓦斯,同时采用水力冲孔消突及增透,并通过增加封孔段长度提高封孔质量,能够有效消除突出煤层采掘工作面的瓦斯灾害,为大众煤矿的安全生产提供了重要保障。

锚索封孔注浆支护理论分析与试验研究

传统的锚注支护及部分中空注浆锚索技术,存在施工工艺复杂、材料成本高、封孔效果差等缺点,难以对围岩巷道进行有效支护。针对上述问题提出锚索孔环形空间封孔注浆支护技术这一概念,通过封孔段受力理论分析和单根锚索数值模拟分析,推导出封孔段理论计算公式,得出封孔注浆技术理论的合理性,同时得出封孔段注浆效果的优劣受到封孔装置、封孔长度、封孔材料性质以及注浆材料配比等因素影响;利用相似模拟对比试验,进一步确定了封孔段易破坏区域位置,验证了理论分析中注浆压力在5 MPa左右的合理性,得出封孔材料水灰比为1∶1,封孔长度为500 mm时,封孔、注浆效果最佳。通过理论分析、数值模拟与试验研究,为锚索封孔注浆支护技术的应用提供理论依据。

煤层瓦斯抽采钻孔加固式动态密封技术

为彻底改善瓦斯抽采钻孔的封孔效果,解决高瓦斯松软煤层封孔段易失稳钻孔瓦斯抽采的现实难题,首次提出了加固式动态密封技术。阐述了加固式动态密封技术的基本原理,并在天理矿53105工作面进行了实际应用。结果表明:加固式动态密封技术效果显著,比同等条件下的普通封孔方法密封效果成倍提高;钻孔瓦斯抽采浓度由9.6%增加到36.5%。该技术实施后,天理矿53105机巷瓦斯抽采钻孔浓度和抽采效果显著提高,为高瓦斯钻孔密封提供了新的方法,具有显著的经济和社会效益。

软弱破碎煤岩体封注一体机理与新型封注装置设计

传统的封注装置及方法在软弱破碎煤岩体巷道的应用中存在操作烦琐、封孔效果差、注浆压力低等问题。设计一种新型封孔注浆装置,通过分析其封孔与注浆工作机理,分别建立新型封注装置及注浆孔受力力学模型,得到注浆压力及封孔长度的合理范围;采用理论分析与数值模拟相结合的方法,以封孔胶套受力、变形特征为主线,依据封孔胶套与孔壁接触特征,确定装置封孔段胶套几何尺寸与注浆孔径间的最佳匹配关系。结合工程实际,根据新型封注装置工作参数,模拟再现巷道帮部煤体注浆加固过程,揭示浆液流动规律及煤体应力、孔隙率变化规律,优化注浆孔孔深,形成一套较为具体的封孔注浆加固方案,在现场取得良好的应用,为类似条件下巷道围岩注浆加固提供了一定依据。