应变软化模型在瓦斯抽采钻孔封孔稳定性分析中的应用

"基于应变软化模型的抽采钻孔封孔段稳定性研究" 这篇科研论文探讨了在软弱煤层中瓦斯抽采钻孔的封孔段稳定性问题，特别是针对钻孔漏气严重这一常见挑战。研究人员采用了一种基于煤岩体应变软化模型的方法来解决这个问题。应变软化模型是指当煤岩体经历塑性变形时，其内部的黏聚力会沿着塑性区域线性减弱，导致材料强度降低，这一现象在煤岩力学中有着重要应用。 论文首先通过理论推导得到了在应变软化效应下，抽采钻孔封孔段周围岩石的应力、位移以及塑性范围的解析公式。这些公式对于理解钻孔稳定性至关重要，因为它们能帮助预测钻孔周围岩石的行为，包括可能的变形和破坏模式。 接下来，作者利用数值模拟技术对封孔段的稳定性进行了深入研究。数值模拟结果显示，考虑应变软化效应后，钻孔周围的塑性区范围扩大，孔壁位移增加，这表明封孔段的稳定性受到了严重影响。同时，随着孔内压力的增大，塑性区范围会减小，孔壁位移降低，钻孔的变形破坏得到一定程度的抑制。这意味着孔内压力可以作为控制钻孔稳定性的关键因素，尤其是在遵循应变软化模型的条件下，围岩的变形更容易受到孔内压力的抑制。 这些理论研究的成果被实际应用到河南某煤矿的软弱煤层瓦斯抽采实践中。通过对比囊袋式封孔法（一种具有主动支护作用的封孔方法）和传统的聚氨酯封孔法，发现囊袋式封孔法可以显著提高瓦斯抽采浓度约18.1%，从而证实了应变软化模型在优化封孔策略和提高瓦斯抽采效率方面的有效性。 论文关键词涵盖了应变软化模型、钻孔稳定性、囊袋式封孔法、封孔段和瓦斯抽采钻孔，这些关键词突出了研究的核心内容和技术手段。该研究对于理解和改善软弱煤层的瓦斯抽采过程中的封孔技术和稳定性问题具有重要意义，对于提升煤矿安全和资源利用率提供了理论支持和实践指导。