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题名考虑多弱面的非连续煤夹层井壁坍塌模型与规律分析
被引量：5
- 1
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作者
唐川富
李忠慧
陈晗
幸雪松
寿翔
胡棚杰
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机构
长江大学石油工程学院
油气钻采工程湖北省重点实验室
中国石油川庆钻采科技有限公司
中海油研究总院有限责任公司
成都百施特金刚石钻头有限公司
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出处
《钻采工艺》
CAS
北大核心
2022年第5期8-15,共8页
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基金
国家自然科学基金项目“深水高温高压环境下钻井全过程井壁稳定评价方法”(编号:51774050)。
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文摘
煤层多弱面结构会导致井眼力学稳定性更差,在钻井过程中极易发生掉块垮塌。为研究煤层井壁坍塌规律,文章基于MG-C和岩石弱面双准则建立了考虑地层产状、井眼轨迹和煤层多弱面的坍塌压力计算模型,分析了煤层多弱面对坍塌压力影响的主控因素和影响规律,并针对含砂岩和煤层的非连续煤夹层进行坍塌压力实例计算。结果表明:随着井斜角增大,影响坍塌压力的主控因素由割理面转变为层理和本体;当井眼方位与割理面互成约45°夹角时,割理面为主控因素;综合来看煤层多弱面结构对坍塌压力的影响更大,且以沿弱面发生破坏为主;随着层理倾角的增大,坍塌压力先增大后减小,在层理倾角约45°时坍塌风险最大;随着层理倾向增大,主要影响坍塌方位,对数值大小影响不大。文章研究成果可为含煤夹层在钻井过程中预防井壁垮塌提供更好的理论指导。
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关键词
煤夹层
多弱面结构
坍塌压力
破坏准则
割理面
地层倾角
安全窗口
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Keywords
coal interlayer
multi-weakness plane
collapse pressure
failure criterion
cleat plane
inclination angle
safety window
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分类号
TD82
[矿业工程—煤矿开采]
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题名煤夹层地质条件下单桩承载特性分析
- 2
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作者
彭凯
荣绍洋
张信贵
景卫华
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机构
河海大学岩土力学与堤坝工程教育部重点实验室
河海大学岩土工程研究所
广西大学土木建筑工程学院
南京市长江河道管理处
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出处
《桂林工学院学报》
CAS
北大核心
2010年第1期75-79,共5页
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基金
江苏省自然科学基金资助项目(BK2007582)
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文摘
以南宁市地质条件下某桩基工程为例,采用有限元法对持力层存在煤夹层条件下桩基础的变形、应力进行计算,分析了煤夹层应力分布特征及其承载力的验算问题。研究表明:(1)当煤层厚度相同时,埋深越大,沉降越小;当煤层埋深相同时,煤层越厚,沉降也越大。(2)当埋深在1d～3d(d为桩径)时,煤层对持力层应力分布所起的"扩散传递"作用十分突出,超过3d时则影响很小;煤夹层越厚,扩散效果越明显,但当其厚度达到1.0 m时,煤夹层对持力层应力的扩散作用明显减弱。(3)煤层埋深越小,其最大主应力越大。桩端以下应力扩散的主要影响范围在3d以内,煤层越薄,其内部应力越大,煤层厚度增大也会导致沉降增大。模拟值与实测值吻合较好。
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关键词
煤夹层
承载特性
软弱下卧层
附加应力
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Keywords
coal seam
bearing behavior
underlying weak layer
additional stress
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分类号
TU411.14
[建筑科学—岩土工程]
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题名旗山矿倾斜煤夹层巷道破坏机理及支护设计研究
被引量：16
- 3
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作者
张国锋
曾开华
张春
金龙
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机构
中国矿业大学力学与建筑工程学院
南昌工程学院土木工程系
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出处
《采矿与安全工程学报》
EI
北大核心
2011年第1期22-27,共6页
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基金
国家重点基础研究发展计划(973)项目(2006CB202200)
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文摘
为了实现旗山矿区埋深1 032 m的北翼联络大巷变形破坏巷道的稳定性控制,采用现场地质调查、物理力学实验、物化微观结构分析、地应力测量、数值模拟、现场试验应用等手段,分析了围岩的软岩特性、煤夹层结构、高地应力水平、支护设计不合理等因素是造成巷道失稳的主要因素,分析了该类型巷道的变形破坏机理,并揭示了该类型巷道由于巷道围岩体结构中存在煤夹层引起岩层中存在薄弱面,造成了巷道的非对称性变形破坏现象.针对该类型巷道变形破坏特点,提出了非对称耦合补强支护下的控制对策及支护设计方,并在现场进行了工业应用.研究结果表明:采用非对称耦合补强控制对策下的设计方案,可以充分利用锚索、注浆锚杆、底角锚杆等对引起非对称变形破坏的关键部位进行加强支护,有效地消除巷道围岩关键部位产生的差异性变形,使得巷道围岩稳定性大大提高.
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关键词
深部巷道
倾斜煤夹层
非对称变形
破坏机制
支护设计
数值模拟
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Keywords
deep roadway
inclined coal intercalation
asymmetric deformation
failure mechanism
support design
numerical simulation
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分类号
TD322
[矿业工程—矿井建设]
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题名软煤夹层水射流层状卸压增透抽采瓦斯数值模拟及试验
被引量：8
- 4
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作者
刘晓
李勇
宣德全
胡世雄
荆天祥
徐森
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机构
河南理工大学能源科学与工程学院
武汉理工大学安全科学与应急管理学院
义马煤业集团有限公司
中原经济区煤层(页岩)气河南省协同创新中心
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出处
《煤田地质与勘探》
CAS
CSCD
北大核心
2021年第2期54-61,共8页
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基金
国家自然科学基金青年项目(51804100)
2015年河南省科技攻关项目(152102310095)。
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文摘
水力冲孔是煤层瓦斯增透抽采的主要技术措施,其主要以出煤量考察卸压效果,但是也存在出煤量大、卸压不均一、应力易集中等问题。因此,提出软煤夹层水射流层状卸压增透抽采瓦斯技术,考虑瓦斯压力压缩和煤基质吸附瓦斯膨胀对本体变形的影响,建立应力场、裂隙场、渗流场耦合条件下的多物理场理论模型,并结合COMSOL数值模拟软件对软煤夹层水射流分支数、卸压影响范围内煤体的瓦斯压力和瓦斯含量变化规律进行了研究。研究表明:当水射流分支长半轴为2 m,短半轴为0.22 m时,水射流分支数为6个时较为合理;在相同出煤率情况下,相同时间内瓦斯压力和含量均随着与钻孔距离的增加而减小,抽采180 d,水射流层状卸压有效抽采半径约为常规水力冲孔有效抽采半径的2.14倍,且在有效影响范围2 m时,水射流层状卸压瓦斯含量降低量为7 m^(3)/t,而常规水力冲孔瓦斯含量降低量为4.1 m^(3)/t,水射流层状卸压瓦斯降低量为常规水力冲孔的1.71倍;在新义煤矿现场试验中发现,当水射流层状卸压出煤率为常规冲孔出煤率的0.29~0.71倍,抽采较高浓度瓦斯时长仍是常规水力冲孔的2倍。软煤夹层水射流层状卸压增透抽采瓦斯技术的提出,对未来煤矿井下软煤夹层水力冲孔技术的发展有着重要的意义,为井下瓦斯的治理提供了新的方法和方向。
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关键词
软煤夹层
层状卸压
瓦斯抽采
数值模拟
多物理场耦合
新义煤矿
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Keywords
soft coal interlayer
layered pressure relief
gas drainage
numerical simulation
multiphysics coupling
Xinyi Mine
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分类号
TD713
[矿业工程—矿井通风与安全]
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题名铁路隧道穿越山区倾斜多煤夹层施工稳定性研究
- 5
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作者
郭仕华
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机构
中铁贵州工程有限公司
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出处
《山西建筑》
2024年第21期147-150,共4页
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基金
中铁二十局集团有限公司科技研发项目(YF2313SD01D,YF2313QL01D)。
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文摘
文章依托瓮马铁路线南北延长线十标梅家巷1号隧道项目,基于现场地质勘探结果,利用Midas-GTS NX计算软件建立了铁路隧道穿越倾斜多煤夹层三维有限元开挖模型,探究了倾斜煤层不同间距(L=1.0d,1.4d,1.8d和2.2d)对隧道围岩变形规律和隧道衬砌受力特征。研究结果表明:当煤层间距L=1.0d时,隧道拱顶沉降呈扇形向上延展,最大拱顶沉降为22.99 mm,倾斜煤层对围岩变形影响范围呈了“断层式”扩散。当L=1.4d~2.2d时,倾斜煤层对拱顶围岩影响逐渐减小。受到煤层强度影响,围岩的软弱不均造成下伏基岩挤压变形,隧道仰拱最大隆起达到8.41 mm。隧道围岩最大变形值与隆起值均随煤层间距L的增加,呈指数衰减趋势。当L=1.0d时,隧道围岩承受来自沿垂直倾斜煤层方向的压应力,最大压应力为5.31 MPa,而拱顶方向所受压应力反而较小。隧道衬砌压应力随煤层间距的增加而逐渐减小,最大压应力主要分布区域趋近于掌子面。实际施工中应对沿垂直煤层方向的围岩加强监测与加固处理。
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关键词
铁路隧道
倾斜多煤夹层
有限元计算
围岩变形
受力特征
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Keywords
railway tunnel
inclined multi coal interlayer
finite element calculation
surrounding rock deformation
force characteristics
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分类号
TU997
[建筑科学—市政工程]
U456
[建筑科学—桥梁与隧道工程]
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题名振动对松软含煤夹层顺层边坡稳定性影响的模型研究
被引量：2
- 6
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作者
陈朝玉
黄文辉
谭华
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机构
中国地质大学(北京)能源学院
贵州地矿局
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出处
《矿业工程研究》
2010年第2期29-32,共4页
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基金
国家重点基础研究发展计划(2006CB202202)
贵州地矿局地质科研资助项目(2009409)
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文摘
露天煤矿开采形成的采坑松软含煤夹层顺层边坡的稳定性研究是治理边坡提高煤采率的基础,本研究将处于静态平衡状态的松软含煤夹层顺层岩体边坡在振动作用下的滑移失稳问题视为层面抗剪强度指标(φ、c)弱化造成的.通过振动模型实验研究发现,在层面强度及振动频率一定时,随着振动速度的增加,松软含煤夹层等效动内摩擦角和等效动粘聚力弱化值逐渐增大,且它们与振动速度成幂函数关系;利用等效内摩擦角、弱化值及岩层倾角关系可判断振动作用下煤矿采坑松软含煤夹层面性质的顺层边坡的动稳定性.
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关键词
松软含煤夹层
滑移失稳
等效动内摩擦角
等效动粘聚力
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Keywords
laminated soft coal
slip instability
equivalent dynamic internal friction angle
equivalent dynamic cohesion
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分类号
TD235.4
[矿业工程—矿井建设]
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