基于能量耗散率的钻孔防冲效果评价方法

• 作者: 刘少虹 夏永学 杨磊 潘俊锋 王书文 高晓进
• 来源期刊: 煤炭学报
• 学科: 工学
• 关键词: 钻孔 能量耗散 评价 弹性应变能 冲击地压
• 年，卷（期）: 2016,（z2）
• 页码范围: 297-304
• 分类号: TD324
• 语种: 中文
• DOI: 10.13225/j.cnki.jccs.2016.0209

摘要

采用理论分析、实验室试验及数值模拟等手段,研究了从能量角度评价钻孔防治冲击地压效果的方法.钻孔前后应力总量计算表明,钻孔对煤岩体的作用在于“调压”,并非仅“卸压”.相对于应力角度,从能量角度评价钻孔防冲效果的过程更为简便.不同矿井煤样单轴加卸载试验发现,采用线弹性体弹性应变能计算公式的计算结果要大于实际值,且冲击倾向性越弱,计算误差越大,提出了基于弹性能量指数的修正公式.钻孔围岩弹性应变能的变化受最大主应力的做功特征主导,围岩应力调整过程中,弹性应变能能否积聚与围岩方位及侧压系数有关.在此基础上,提出钻孔耗能率的概念,可定量评价不同钻孔防冲设计之间的优劣,并通过FLAC3D进行数值模拟实现.以钻孔耗能率为评价指标得出,钻孔防冲效果与钻孔孔径呈幂函数关系,与煤层强度呈负相关.与φ100 mm钻孔相比,φ150 mm钻孔耗能效果是其2.9倍,φ200 mm钻孔耗能效果是其6.5倍.