煤层钻孔失稳破坏的数值模拟研究

张飞燕^1,2，韩颖^3,2，杨志龙³

1. 河南理工大学安全科学与工程学院2. 河南省瓦斯地质与瓦斯治理重点实验室—省部共建国家重点实验室培育基地3. 河南理工大学能源科学与工程学院

摘 要：高瓦斯松软煤层、软硬复合煤层和突出煤层深孔钻进是公认的世界性难题,煤层钻孔失稳破坏机理研究是破解该难题的基础与关键所在。为此,本文基于钻孔力学模型,运用数值模拟方法,对煤层钻孔周围的应力场、位移场分布规律进行了分析与探讨,得出了钻孔的破坏形式。研究表明:煤层钻孔主要以剪切破坏为主,孔壁处呈"V"状破坏和小部分拉伸破坏,孔周煤体深部呈共轭的"X"状剪切破坏;钻孔周围应力环境、煤层瓦斯压力、外界人为影响为影响钻孔稳定性的主要因素。

关键词：煤层钻孔;失稳;破坏形式;数值模拟;剪切破坏;