太原组灰岩疏放水钻孔喷孔机理及防治技术研究摘要
煤矿生产过程中,超前探放疏水降压技术在解决工作面带压开采问题方面已日趋成熟,随着煤炭开采深度的增加,煤层所受地应力逐渐增大,在一定程度上致使工作面在疏水降压时易出现喷孔现象,疏放效果不甚理想。近些年煤矿生产事故统计报告中的数据显示,喷孔事故的发生频次和严重性呈现逐年上升趋势,因此论文针对贺西矿底抽巷疏水降压过程中出现的喷孔问题,结合煤与瓦斯突出理论,通过理论分析、实验室研究和数值模拟相结合的方法,进一步揭示太灰岩层(含水)喷孔机理。具体研究内容如下:通过理论分析,总结了各因素对喷孔现象的影响;利用数值模拟的方法研究了不同初始瓦斯压力、初始瓦斯饱和度、初始岩层渗透率和初始地应力下喷孔规律,结果表明:喷孔过程中,瓦斯压力和渗透率与出水量呈正相关关系,瓦斯饱和度和埋深与出水量呈负相关关系。利用气水两相渗流系统研究了不同地应力、孔隙压条件下煤体中水相流动过程中的渗透特性,结果表明:同一应力水平下,水渗透率随着孔隙压的增大而增大,为正相关关系;同一孔隙压水平下,水渗透率随着孔隙压的增大而减小,为负相关关系;利用数值模拟的方法研究了每种方案下水压、渗透率、地应力、突水系数、涌水量等参数随疏放时间的变化规律。结果表明:在钻进过程中,钻孔周围存在应力集中现象,在集中应力作用下会出现煤岩被压实和破坏两种现象;提出一项防治技术-防喷装置,该装置由T型护孔管、放水器、分离箱、集气罩及风筒等5部分组成,装置主要功能是实现气水的多级分离与抽放。论文的研究成果对认识矿井底抽巷疏水降压过程中喷孔特征,提出有效的防治措施,保障该技术的顺利推广和矿井的安全生产具有重要意义。
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