钻进参量预测含瓦斯煤冲击倾向性的试验研究

矿井冲击地压预测过程中,瓦斯压力是影响其预测结果准确性的重要因素。因此,利用自主研发的三轴煤岩加压及钻屑试验系统,通过研究煤样在同一轴压、围压和不同瓦斯压力组合情况下的钻进参量(推力、扭矩及钻屑量)数据变化特征,得到受瓦斯压力影响的煤体冲击倾向性的规律。研究结果表明:①钻杆推力、扭矩、钻屑量均可表征煤体有效应力的大小,且均呈正相关变化规律;②瓦斯压力在一定临界值范围内,煤体有效应力随瓦斯压力的增大而减小,但当瓦斯压力超过一定临界值时,煤体有效应力会随瓦斯压力的增大而增大;③随瓦斯压力的持续增大,煤体有效应力峰值位置距工作面煤壁距离持续增加;④合理的瓦斯压力控制值,既能减小煤体有效应力值,又能使其有效应力集中区相对远离工作面,达到综合防治效果最佳的目的,从而有效降低煤体冲击倾向性。研究结果对含瓦斯煤冲击地压的预测和防治具有重要的参考价值。

煤体应力监测模拟试验设备研制与应用

为研究煤体应力对钻机钻进参数的影响规律,研制了一种能够模拟钻压、围压、煤体强度、钻头尺寸4种影响因素的随钻测量模拟试验设备。该设备主要由钻进系统、加载系统和数据测量系统组成,可以实时监测钻进过程中的转矩、转速、钻进位移等钻进参数。运用该设备进行了类煤试件在不同钻压和围压下的随钻测量钻进试验,结果表明:钻进过程中,钻孔深度—时间曲线基本呈线性关系,钻速接近常数,转速先快速增长后保持稳定,转矩快速增长后呈上下波动趋势;转矩、钻速随钻压上升而上升,近似呈线性关系,转速随钻压上升而下降,呈负相关关系;相同钻压条件下,转矩随围压上升而上升;相同围压条件下,转矩随钻压上升而上升;钻速、转速随围压上升而下降,呈负相关关系。