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《松软煤层水力压裂钻孔失稳分析及固化成孔方法_翟成.pdf》由会员上传分享,免费在线阅读,更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、DOI:10.13225/j.cnki.jccs.2012.09.009第37卷第9期煤炭学报Vol.37No.92012年9月JOURNALOFCHINACOALSOCIETYSep.2012文章编号:0253-9993(2012)09-1431-06松软煤层水力压裂钻孔失稳分析及固化成孔方法1,21,21,21,21,2翟成,李全贵,孙臣,倪冠华,杨威(1.中国矿业大学安全工程学院,江苏徐州221116;2.煤炭资源与安全开采国家重点实验室,江苏徐州221116)摘要:分析了煤矿井下松软突出煤层钻孔失稳变形机理,指出巷道围岩应力和钻孔二次应力是煤层施工压
2、裂钻孔后孔壁弱结构易产生破坏失稳、易塌孔和成孔难的主要根源。提出了一种有效的区域固化成孔方法,模拟分析了松软煤层和采用高强度材料固化后钻孔周围应力场和位移变化。结果表明:松软煤层中钻孔位移变形量和塑性区范围大,钻孔易发生失稳破坏;对封孔段采取固化成孔措施后,浆液渗透填充到煤岩体的裂隙中,起到加固、充填密实裂隙作用,增强孔壁围岩的强度,钻孔变形量和塑性区范围减小,有效防止了钻孔发生失稳破坏,提高了成孔率。关键词:瓦斯抽采;水力压裂;钻孔失稳;固化成孔;松软煤层中图分类号:TD712.6文献标志码:AAnalysisonboreholeinstabilityan
3、dcontrolmethodofpore-formingofhydraulicfracturinginsoftcoalseam1,21,21,21,21,2ZHAICheng,LIQuan-gui,SUNChen,NIGuan-hua,YANGWei(1.FacultyofSafetyEngineering,ChinaUniversityofMining&Technology,Xuzhou221116,China;2.StateKeyLaboratoryofCoalResourcesandSafeMin-ing,Xuzhou221116,China)Abst
4、ract:Boreholeinstabilitydeformationmechanismofsoftcoalseamincoalminewasanalyzed,andstressesinroadwaysurroundingrockandthesecondarystressofboreholeasthemaincauseofboreholedeformationinstabilityofhydraulicfracturingincoalseamwaspointedout.Proposedaneffectiveregionalcuringpore-forming
5、method,simulatedandanalyzedtheboreholestressfield,displacementfieldandchangeofplasticfailurezoneinsoftcoalseamandthecoalseamwhichcuredwithhighstrengthmaterial.Theresultsshowthattheareaofdisplacementandplasticfailurezoneisbiggerwhiledrillinginsoftcoalseam,anditispronetoinstabilityan
6、dfailure.Basedonregionalcuringpore-formingmethod,thecrackinginthesoftrocksurroundingboreholewallcanbefilledwithgrout,thestrengthofthesur-roundingrockcanbesteadilyreinforced.Thusthatareaofdisplacementandplasticfailurezonecanbedecreasedandtherateofpore-formingcanbeenhanced.Keywords:g
7、asdrainage;hydraulicfracturing;boreholeinstability;curingpore-forming;softcoalseam高瓦斯单一低透气性突出煤层瓦斯高效抽采是弱结构受到剪切破坏和张性破坏失稳,导致压裂封孔瓦斯治理的关键性技术难题,水力压裂技术具有增大段易塌孔、成孔难。为了实现井下水压致裂作业的顺煤层透气性、降低地应力及卸压范围大的特点,对防利开展,首先要解决的就是压裂钻孔成孔问题。治煤与瓦斯突出起到了很好的作用,在国内多个矿区目前煤矿井下钻孔失稳的解决方法主要包括3[1-2]应用。突出煤层一般较为松软,且随煤矿开
8、采深方面:一是从钻进工艺上采取措施保障成孔率,如压度
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