侯吉峰 刘 浩 李永明 赵丽娟（山西大同大学煤炭工程学院,山西省大同市,037003）



煤矿深部膨胀性泥岩钻孔变形机理及控制技术数值研究∗

侯吉峰 刘 浩 李永明 赵丽娟
（山西大同大学煤炭工程学院,山西省大同市,037003）

摘要煤矿深部膨胀性泥岩钻孔水力排渣过程中,围岩膨胀变形和岩性软化,使钻孔缩径严重。提出一种聚胺钻孔液成孔新技术,利用数值模拟软件ANSYS模拟分析了钻孔液浸泡前后煤矿膨胀性泥岩钻孔周围应力场和位移变化,在现场抽放钻孔进行了应用,稳定孔壁效果显著。试验结果表明聚胺钻孔液浸泡后,钻孔围岩等效应力增加,围岩稳定性增强,钻孔缩径量明显降低,有效防止了膨胀性泥岩钻孔缩径卡钻、夹钻,增加了钻孔抽放时间。

关键词瓦斯抽放钻孔 膨胀性泥岩 聚胺钻孔液 数值模拟 钻孔缩径控制

钻孔预抽煤层气（瓦斯）是防治煤矿煤层气（瓦斯）事故的主要措施之一。在穿层钻孔时经常穿透膨胀性泥岩（膨胀性泥岩是指在水的物理化学作用下,能产生体积膨胀、物性软化、碎裂和泥化等现象的一类岩石）,当岩体受到扰动后,特别是环境湿度和地应力条件变化时,膨胀性泥岩的性状将发生较大的改变,产生体积膨胀和收缩。目前煤矿普遍采用水力压裂、水力割缝等措施增透,当钻孔施工进入膨胀性泥岩夹层时,膨胀性泥岩遇水膨胀,钻孔缩径造成卡钻、钻具夹死等孔内事故;此外泥岩遇水膨胀后岩石强度弱化,在水化膨胀压力和地应力作用下钻孔产生变形,使孔眼缩小。……