煤巷工作面突出预测钻孔动力现象演化机制及关联性探讨

王超杰^1,2，杨胜强^1,2，蒋承林^1,2，杨丁丁^1,2，李晓伟^1,2

1. 中国矿业大学煤矿瓦斯与火灾防治教育部重点实验室2. 中国矿业大学安全工程学院

摘 要：为提高煤巷工作面突出预测的准确性,对突出预测钻孔常见的喷孔、卡钻等动力现象演化机制进行了研究。首先基于钻孔孔壁位移理论公式探讨了可能导致钻孔失稳破坏的影响因素,进而分析了导致喷孔、卡钻现象出现的原因。然后描述了喷孔现象发生的力学条件及演化过程,并分析了发生卡钻现象的可能类型,利用自主设计的一套能够模拟煤巷现场突出预测的打钻装置,在实验室利用不同煤阶的煤样,使其吸附不同压力的CO₂和N₂模拟具有不同突出危险性的煤层,并在模拟煤层中施工突出预测钻孔,对喷孔、卡钻等常见动力现象与突出危险性的联系及他们之间的关联进行了研究。结果表明在同等瓦斯压力上升梯度条件下,煤体吸附CO₂发生突出的可能性比吸附N₂大。随着煤层突出危险性程度的增加,钻屑量会发生突然的增大,同时发生喷孔、卡钻现象的频率增多。预示有突出危险性的卡钻现象往往和喷孔现象是相伴而生的,他们之间构成了联动体系,是相继触发的。

关键词：煤与瓦斯突出;钻屑量;型煤;失稳破坏;初始释放瓦斯膨胀能;