基于裂隙区阶梯封堵的瓦斯压力测试技术研究.pdf

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1、煤炭工程第４９卷第４期ＣＯＡＬＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧＶｏｌ?４９，Ｎｏ?４ｄｏｉ：１０?１１７９９／ｃｅ２０１７０４０２１基于裂隙区阶梯封堵的瓦斯压力测试技术研究１，２张敬军（１?煤炭安全生产河南省协同创新中心，河南焦作４５４０００；２?河南神火集团有限公司，河南永城４７６６００）摘要：为了解决深部复杂地质条件下瓦斯压力测试中存在的裂隙封堵问题，提出基于巷道围岩应力分布的阶梯式封孔技术，通过对裂隙区和塑性强化区进行多级封孔来提高测压准确性；３Ｄ依据煤岩弹塑性软化模型模拟计算了巷道开挖后周边围岩塑性区半径，并通过ＦＬＡＣ软件进行了模拟验证，为一级钻孔封堵深度提

2、供了数据支持；在薛湖煤矿２９采区进行了现场应用，结果表明：阶梯式封孔技术在测压时间上平均减少了２９?４％，绝对时间节省了８?３ｄ，在测压结果上平均提升了６５?６％，测试结果更加接近煤层原始瓦斯压力，具有广泛应用价值。关键词：煤矿安全；瓦斯治理；瓦斯压力；阶梯封孔中图分类号：ＴＤ７１２文献标识码：Ａ文章编号：１６７１－０９５９（２０１７）０４⁃００６６⁃０４Ｇａｓｐｒｅｓｓｕｒｅｍｅａｓｕｒｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｂａｓｅｄｏｎｖａｒｉａｂｌｅｄｉａｍｅｔｅｒｉｎｆｒａｃｔｕｒｅｚｏｎｅｓ１，２ＺＨＡＮＧＪｉｎｇ－ｊｕｎ（１?ＴｈｅＣｏｌｌａｂｏｒａｔｉｖｅ

3、ＩｎｎｏｖａｔｉｏｎＣｅｎｔｅｒｏｆＣｏａｌＳａｆｅｔｙＰｒｏｄｕｃｔｉｏｎｏｆＨｅｎａｎ，Ｊｉａｏｚｕｏ４５４０００，Ｃｈｉｎａ；２?ＨｅｎａｎＳｈｅｎｈｕｏＧｒｏｕｐＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎＬｉｍｉｔｅｄ，Ｙｏｎｇｃｈｅｎｇ４７６６００，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｓｏｌｖｅｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍｏｆｆｒａｃｔｕｒｅｓｅａｌｉｎｇｕｎｄｅｒｃｏｍｐｌｉｃａｔｅｄｇｅｏｌｏｇｉｃａｌｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｉｎｓｅａｍｇａｓｐｒｅｓｓｕｒｅｍｅａｓｕｒｉｎｇ，ｔｈｅｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆｇｒａｄｕａｌｌｙｒｅｄｕｃｉｎｇｓｅａｌｉｎｇｉｓｐｒ

4、ｏｐｏｓｅｄｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｓｔｒｅｓｓｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｒｏａｄｗａｙｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇｒｏｃｋ．Ｍｕｌｔｉｓｔａｇｅｓｅａｌｉｎｇｗａｓａｐｐｌｉｅｄｉｎｆｒａｃｔｕｒｅｚｏｎｅａｎｄｐｌａｓｔｉｃｅｎｈａｎｃｅｄａｒｅａｓｔｏｅｎｈａｎｃｅｔｈｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔａｃｃｕｒａｃｙ．Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｃｏａｌ－ｒｏｃｋｅｌａｓｔｉｃｐｌａｓｔｉｃｓｏｆｔｅｎｉｎｇｍｏｄｅｌ，ｔｈｅｐｌａｓｔｉｃｚｏｎｅｒａｄｉｕｓｏｆｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇｒｏｃｋａｆｔｅｒｒｏａｄｗａｙｅｘｃａｖａｔｉｏｎ３Ｄｗａｓｓｉｍｕｌａｔｅｄ，ｗｈｉｃｈ

5、ｗａｓｖｅｒｉｆｉｅｄｂｙＦＬＡＣｓｏｆｔｗａｒｅｗｈｉｃｈｐｒｏｖｉｄｅｓｔｈｅｄａｔａｓｕｐｐｏｒｔｆｏｒａｂｏｒｅｈｏｌｅｐｌｕｇｇｉｎｇｄｅｐｔｈ．ＦｉｅｌｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｉｓｃａｒｒｉｅｄｏｕｔｉｎＸｕｅｈｕＣｏａｌＭｉｎｅＮｏ?２９ｄｉｓｔｒｉｃｔ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｖａｒｉａｂｌｅｄｉａｍｅｔｅｒｓｅａｌｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｉｎｒｅｄｕｃｅｄ２９?４％ｏｆｍｅａｓｕｒｉｎｇｔｉｍｅ，ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔｔｏａｂｏｕｔ８?３ｄａｙｓ，ｔｈｅｍａｎｏｍｅｔｒｉｃｒｅｓｕｌｔｓｗａｓｅｎｈａｎｃｅｄｂｙ６５?６％

6、，ｗｈｉｃｈｃｌｏｓｅｔｏｔｈｅｏｒｉｇｉｎａｌｃｏａｌｓｅａｍｇａｓｐｒｅｓｓｕｒｅ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｃｏａｌｍｉｎｅｓａｆｅｔｙ；ｇａｓｃｏｎｔｒｏｌ；ｇａｓｐｒｅｓｓｕｒｅ；ｖａｒｉａｂｌｅｄｉａｍｅｔｅｒｂｙｄｅｇｒｅｅ近年来，煤与瓦斯突出事故是制约我国煤矿百万吨死了深入的对比分析，认为水泥砂浆封孔具有适用性强、操［７］亡率的首要因素。随着煤与瓦斯突出机理的深入研究，越作简单、成本低、封孔深度长等特点；王法凯等基于浆来越多的研究人员认为煤层瓦斯压力可以作为矿井煤与瓦液扩散球状渗透机理，提出了针对松软围岩易坍塌问题的［１，２］［４］斯突出预测及治理的

7、主要判识指标。国内外学者及工程注浆方法，提高了松软围岩测压的准确性；孟凡龙等对技术人员在如何准确测试煤层瓦斯压力上开展了大量的研不同的封孔浆液，认为应依据现场条件的不同，合理选择究与探索工作，对煤层瓦斯压力测定技术及装置进行了改注浆工艺。随着开采深度的不断增加，矿井地应力逐步增［３，４］［５］［７，８］进和完善。蒋成林等提出了煤层瓦斯突出的球壳失稳大，巷道围岩在高围压作用下持续变形、破裂，尤其是假说，并建立基于瓦斯压力的初始释放瓦斯膨胀能来评价在地质构造复杂区域，围岩破碎区、塑性区域范围随之增［６］煤层的突出危险性；韩颖等通过计算初始释放瓦斯膨胀大，单纯的水

8、泥砂浆封孔方式已经不能完全封堵孔内裂隙，［９］能与瓦