《表1 石壕矿K3煤层属性参数表》

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《深部松软煤层钻孔孔周煤体变形产渣特征研究》

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本次数值计算模型主要变量参数包括松软煤层埋深与距钻孔中心的径向距离，建立的数值模型如图2所示，计算的模型尺寸为1000mm×1000mm×1000mm，钻孔直径为95mm。模型尺寸与钻孔直径在水平方向之比大于10，故模型边界四周及底板均设置为固定位移边界。垂向受地应力及采动应力作用而发生变形破坏，故模型在垂直方向边界为自由边界。数值模拟实验采用单因素分析法，即变化单一变量，在保持其余变量恒定条件下分析顺层深孔孔周受力煤体应力应变与孔段变形分布。由于原生状态下松软煤体处于颗粒与颗粒的非胶结状态，而煤层实际受地应力、采动应力等作用，导致非胶结的煤体颗粒之间存在一定的粘接力与摩擦力，在软煤钻孔形成过程中，钻孔孔周非连续煤体还没有完全滑落，孔周煤体中软弱结构面首先遭到破坏，同时由于松动卸压作用，非连续煤体中吸附的瓦斯被逐渐释放，使得孔周煤体应力得到二次重新分布。形成钻孔后，继续受地应力与采动应力影响，孔周变形煤体颗粒逐层脱落，出现塌孔。因此，本文基于广义H-B失效准则，采用四面体网格离散模型，同时忽略钻孔变形后瓦斯场流动及气固耦合对孔周煤体变形影响，开展了单一变量条件下顺层深孔孔周松软煤体应力应变模拟计算。模拟实验中选用的煤层为石壕矿K3煤层，其煤层属性参数见表1。