钻杆推力法预测冲击地压的实验研究

为准确预测预报矿井冲击地压,采用钻杆推力法来判断煤矿冲击地压危险性。通过建立钻进煤层过程中钻杆的动力学模型,得出钻杆推力与煤体应力的关系,利用自主研制的钻杆推力实验测试系统,在实验室测试了不同煤体应力下推力值的变化规律。实验结果表明:随着钻进深度的增加,推力值呈现先增大然后稳定再逐渐减小的规律;在相同钻机及钻具条件下,在矿井下进行原位钻孔实验,分析实验数据发现,钻杆推力与煤体应力、钻屑量有较好的对应关系,充分证明了利用钻杆推力预测冲击危险性的可行性。研究结果为煤矿冲击地压等动力灾害的预测预报和危险区域的判定提供了一种方法,可作为预测冲击危险性的参考性指标。

采动应力场对卡钻影响的仿真和实验研究

为研究利用钻杆推力法预测冲击地压过程中的采动应力对钻杆卡钻现象的影响规律,本文采用ANSYS分析软件对4种计算方案进行模拟仿真,得到不同方案下钻孔周围煤体应力变化规律,反映出了采动应力对钻杆卡钻现象的影响趋势;并利用课题组自主研发的钻孔推力和扭矩测试系统进行现场试验。仿真和实验结果表明:钻孔位置处于采动应力场的应力集中区时,钻孔周围煤体的垂直应力有着相似的变化规律,即随采动应力的增加而增大,因此越容易发生卡钻现象。