煤礦井下鉆孔瓦斯抽采是礦井瓦斯治理的重要手段。為提高瓦斯抽采效果,要求抽采鉆孔封孔段以里孔周裂隙擴展盡量充分,封孔段孔周裂隙封堵盡量嚴實。然而,由于目前抽采鉆孔孔周裂隙擴展衡量困難,裂隙擴展機理仍不明確,造成了井下瓦斯增透抽采及注漿密封施工中主要依賴經(jīng)驗,缺乏有效理論指導。為此,本文采用理論分析、實驗室試驗及現(xiàn)場測試等方法,分析了各因素對抽采鉆孔孔周裂隙擴展的影響規(guī)律;通過確定裂隙擴展過程中的超聲波特征參數(shù)提出了抽采鉆孔孔周裂隙超聲波檢測方法,對煤礦井下抽采鉆孔設計、施工及檢測具有重要的理論和工程意義。論文的主要內(nèi)容包括:（1）對鉆孔孔周的應力情況進行分析,采用極限平衡理論結(jié)合Mohr-Coulomb與統(tǒng)一強度準則,理論推導了鉆孔孔周的應力分布,得到了孔周極限平衡區(qū)范圍�？紤]鉆孔與巷道交叉三維幾何條件,建立了應力重分布影響下的抽采鉆孔孔周應力計算模型,得到了鉆孔在巷道影響下孔周三維應力分布,獲得了抽采鉆孔孔周三維破壞分布規(guī)律。（2）為研究抽采鉆孔孔周裂隙擴展機制,采用非接觸式全場應變監(jiān)測系統(tǒng)獲得含孔試樣破壞的圖像序列,計算得到試樣表面的位移,系統(tǒng)分析了孔周不同角度的徑向位移及環(huán)向位移,... 

【文章來源】：西安科技大學陜西省

【文章頁數(shù)】：167 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
主要符號表
1 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 抽采鉆孔孔周彈塑性應力分布規(guī)律
        1.2.2 抽采鉆孔孔周煤巖體裂隙擴展機理
        1.2.3 水-煤巖耦合孔周裂隙擴展機理研究
        1.2.4 抽采鉆孔孔周裂隙擴展檢測技術(shù)研究
        1.2.5 存在的主要問題
    1.3 研究內(nèi)容
    1.4 研究方法和技術(shù)路線
2 應力重分布影響的孔周應力分布特征
    2.1 煤巖基本力學參數(shù)測定
        2.1.1 試樣制備及實驗裝置
        2.1.2 N1206工作面煤樣力學特性測試結(jié)果
    2.2 抽采鉆孔孔周應力分布的特性分析
        2.2.1 抽采鉆孔孔周應力分布的影響因素
        2.2.2 抽采鉆孔孔周應力研究的基本假定
    2.3 抽采鉆孔孔周極限平衡區(qū)范圍
        2.3.1 Mohr-Coulomb強度準則的孔周極限平衡范圍
        2.3.2 Hoek-Brown強度準則的孔周極限平衡范圍
        2.3.3 統(tǒng)一強度準則的孔周極限平衡范圍
    2.4 抽采鉆孔孔周應力重分布的極限平衡區(qū)范圍
        2.4.1 鉆孔與巷道交叉模型的計算方法
        2.4.2 鉆孔與巷道交叉模型的應力分布特征
        2.4.3 鉆孔與巷道交叉模型的孔周極限平衡區(qū)范圍
    2.5 本章小結(jié)
3 不同應力狀態(tài)的抽采鉆孔孔周裂隙擴展規(guī)律
    3.1 抽采鉆孔孔周破壞模擬試驗
        3.1.1 抽采鉆孔孔周破壞模擬試驗設計
        3.1.2 抽采鉆孔孔周變形觀測方法
        3.1.3 抽采鉆孔孔周破壞試驗及結(jié)果
    3.2 抽采鉆孔孔周破壞的變形演化規(guī)律
        3.2.1 孔周破壞應力狀態(tài)分區(qū)方法
        3.2.2 抽采鉆孔孔周破壞的應力狀態(tài)分區(qū)
        3.2.3 抽采鉆孔孔周破壞的裂紋分布
        3.2.4 抽采鉆孔孔周徑向位移演化規(guī)律
        3.2.5 抽采鉆孔孔周環(huán)向位移演化規(guī)律
        3.2.6 抽采鉆孔孔周裂隙擴展機理
    3.3 抽采鉆孔孔周破壞的應力演化
        3.3.1 抽采鉆孔孔周表面應力反演模型
        3.3.2 應力反演參數(shù)選取及驗證
        3.3.3 抽采鉆孔孔周漸進性破壞的表面應力演化規(guī)律
    3.4 抽采鉆孔孔周沿軸方向應力與裂隙分布特征
        3.4.1 抽采鉆孔孔周應力分布特征
        3.4.2 抽采鉆孔孔周裂隙分布特征
    3.5 本章小結(jié)
4 抽采鉆孔孔周水－巖耦合裂隙擴展規(guī)律
    4.1 抽采鉆孔孔周水－巖耦合裂隙擴展規(guī)律試驗研究
        4.1.1 抽采鉆孔孔周水－巖耦合試樣制備過程
        4.1.2 抽采鉆孔孔周水－巖耦合裂隙擴展試驗結(jié)果
    4.2 抽米鉆孔孔周水－煤巖親合表面變形規(guī)律
        4.2.1 抽采鉆孔孔周水－巖耦合徑向變形演化規(guī)律
        4.2.2 抽采鉆孔孔周水－巖耦合環(huán)向變形演化規(guī)律
    4.3 抽采鉆孔孔周水－巖耦合裂隙擴展演化規(guī)律
        4.3.1 抽采鉆孔周典型應力演化規(guī)律
        4.3.2 抽采鉆孔周水－巖耦合應力演化規(guī)律
    4.4 本章小結(jié)
5 抽采鉆孔孔周水－巖耦合裂隙擴展的超聲波特征
    5.1 抽采鉆孔孔周水－巖耦合超聲波試驗過程
    5.2 抽采鉆孔孔周裂隙擴展超聲波功率譜密度分析
        5.2.1 功率譜密度的計算方法
        5.2.2 抽采鉆孔周裂隙擴展的功率譜密度演化規(guī)律
        5.2.3 抽采鉆孔周水－巖耦合裂隙擴展功率譜密度演化規(guī)律
    5.3 抽采鉆孔孔周裂隙擴展超聲波波形分析
        5.3.1 波形相似度計算方法
        5.3.2 抽采鉆孔孔周裂隙擴展的波形演化規(guī)律
        5.3.3 抽采鉆孔孔周水-巖耦合裂隙擴展波形演化規(guī)律
    5.4 抽采鉆孔孔周裂隙擴展的等效寬度
        5.4.1 抽采鉆孔孔周裂隙等效寬度的計算方法
        5.4.2 抽采鉆孔孔周裂隙等效寬度計算修正
        5.4.3 抽采鉆孔孔周破壞過程中的等效裂隙寬度演化
    5.5 本章小結(jié)
6 抽采鉆孔孔周裂隙檢測技術(shù)及其在封孔質(zhì)量檢測的應用
    6.1 抽采鉆孔孔周裂隙檢測技術(shù)
        6.1.1 抽采鉆孔孔周裂隙檢測原理
        6.1.2 抽采鉆孔孔周裂隙檢測裝置設計
        6.1.3 基于孔周裂隙檢測的封孔質(zhì)量檢測與評價方法
    6.2 抽采鉆孔封孔質(zhì)量現(xiàn)場檢測試驗
        6.2.1 N1206及N2106工作面概況
        6.2.2 井下封孔質(zhì)量檢測步驟
    6.3 抽采鉆孔封孔質(zhì)量檢測結(jié)果與分析
        6.3.1 封孔質(zhì)量檢測的波形分析
        6.3.2 封孔質(zhì)量檢測的功率譜密度分析
        6.3.3 N1206及N2106工作面回風順槽封孔質(zhì)量檢測結(jié)果
    6.4 本章小結(jié)
7 結(jié)論
    7.1 結(jié)論
    7.2 創(chuàng)新點
    7.3 展望
致謝
參考文獻
附錄
    1 在研期間發(fā)表學術(shù)論文
    2 在研期間參與科研項目
    3 應力反演主要源程序


【參考文獻】：
期刊論文
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博士論文
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碩士論文
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本文編號：3636797