本文關鍵詞：高壓水射流沖蝕膨脹泥巖實驗研究及在煤礦的應用

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【摘要】：在常規(guī)濕式鉆進過程中,鉆孔內膨脹性泥巖遇水后會產生快速膨脹,引起鉆桿與鉆孔空間閉合或部分閉合,導致鉆具被夾或卡住,引起抱、卡鉆事故,影響鉆進及后期抽采活動進度,嚴重的抱、卡鉆事故會引起鉆具的丟失,造成財產損失。本文針對穿層鉆孔瓦斯預抽鉆進中由于膨脹泥巖引起的抱、卡鉆問題,依托復合動力災害下大采長回采工作面中間底位巷區(qū)域瓦斯治理技術研究項目,進行了高壓水射流沖蝕膨脹泥巖研究以及現場驗證高壓水射流切割膨脹泥巖對解決抱、卡鉆問題的有效性。首先進行了高壓水射流沖蝕膨脹泥巖室內實驗,分析了沖蝕關鍵參數對膨脹泥巖沖蝕效果的影響,并得出了適合現場應用的參數范圍;其次通過現場試驗得到高壓水射流切割膨脹泥巖鉆進相對于普通濕式鉆進的抱、卡鉆率明顯降低的結果,驗證了高壓水射流切割膨脹泥巖鉆進能有效解決穿膨脹泥巖的抱、卡鉆問題,從而為預防穿膨脹泥巖鉆進中抱、卡鉆事故提供了一種新的解決方法,對鉆進及煤礦瓦斯災害防治具有重要意義。本文主要的研究成果有:①應用高壓水射流沖蝕膨脹泥巖實驗,對平煤集團某礦泥巖進行了沖蝕效果研究。研究表明:沖蝕深度、沖蝕速率及沖蝕直徑隨單一沖蝕參數的增加而增加,且沖蝕速率整體呈現先減小,后增大,再減小的趨勢,這是由于在沖蝕過程相應階段存在表面或徑向約束先增大,后減小和再增大的過程,從而影響沖蝕速率的變化;在整個沖蝕過程,巖石試件完整性均較好,無肉眼可見裂紋,在5min內產生的泥巖碎塊相對較小,寬度和厚度均小于20mm,而5~10min(不包括5min)內產生了寬度大于20mm塊狀巖石碎塊。②基于實驗結果,獲取了適于現場應用的參數范圍,壓力、噴嘴直徑、時間分別可取30~35MPa、2mm、5min,經現場驗證表明所獲取參數范圍符合現場試驗要求。③以高壓水射流沖蝕膨脹泥巖實驗數據及分析結果為基礎,在平頂山某礦進行了現場試驗,與普通濕式鉆進相比,高壓水射流切割膨脹泥巖鉆進能降低鉆進過程中的抱、卡鉆率,有效解決穿膨脹泥巖鉆進過程的抱、卡鉆問題。
【關鍵詞】：膨脹泥巖 高壓水射流 破巖機理 鉆進
【學位授予單位】：重慶大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TD712.6
【目錄】：

• 中文摘要3-4
• 英文摘要4-8
• 1 緒論8-15
• 1.1 研究意義8
• 1.2 國內外研究現狀8-13
• 1.2.1 巖石特性研究現狀8-11
• 1.2.2 高壓水射流研究現狀及應用11-13
• 1.3 研究內容及技術路線13-15
• 1.3.1 研究內容13
• 1.3.2 技術路線13-15
• 2 高壓水射流破巖理論15-20
• 2.1 高壓水射流破巖理論模型15-17
• 2.2 高壓水射流破巖模式17-19
• 2.3 小結19-20
• 3 高壓水射流沖蝕膨脹泥巖實驗研究20-32
• 3.1 實驗試件及設備20-23
• 3.2 實驗方案及步驟23-24
• 3.2.1 實驗方案23
• 3.2.2 實驗步驟23-24
• 3.3 實驗結果及分析24-31
• 3.3.1 沖蝕深度分析24-26
• 3.3.2 沖蝕速率分析26-28
• 3.3.3 沖蝕直徑分析28-29
• 3.3.4 沖蝕質量分析29-31
• 3.4 小結31-32
• 4 現場應用32-43
• 4.1 現場概況32-33
• 4.2 高壓水射切割膨脹泥巖成套裝備33-37
• 4.3 切割膨脹泥巖鉆進方案及步驟37-41
• 4.3.1 鉆進方案37-38
• 4.3.2 現場應用步驟38-41
• 4.4 結果及分析41-42
• 4.5 小結42-43
• 5 結論與建議43-44
• 5.1 結論43
• 5.2 建議43-44
• 致謝44-46
• 參考文獻46-50
• 附錄50
• A. 作者在攻讀碩士學位期間發(fā)表論文和專利目錄50
• B. 作者在攻讀碩士學位期間參加科研項目情況50

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本文編號：864682