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D01:10.13374/i.issn1001t63x.2010.01.004 第32卷第1期 北京科技大学学报 Vol 32 No 1 2010年1月 Journal of Un iversity of Science and Technology Beijing Jan 2010 钻屑量与矿山压力及瓦斯压力关系现场实验研究 尹光志2)李晓泉1)赵洪宝1)李小双12)李高帅1) 1)重庆大学资源及环境科学学院，重庆400030 2)重庆大学西南资源开发及环境灾害控制工程教育部重点实验室，重庆400030 摘要基于在重庆天府矿业有限责任公司三汇一矿2124综采工作面的现场实验，对该矿钻屑量与矿山压力、瓦斯压力的关 系进行了研究.表明工作面经过钻孔卸压后的矿山压力分布规律：卸压区宽度约为5m,5~11m为塑性区，11~20m为弹性 区，20m以后为原始应力区.在严格按照操作规程要求施钻的前提下，钻屑量在矿山应力峰值前呈线性增加，峰值后呈线性减 少.结合长壁工作面矿山压力、瓦斯压力分布规律理论分析，推导出钻屑量与矿山压力、瓦斯压力之间存在正相关关系；在固 定瓦斯压力时，钻屑量随着矿山压力正向变化：在相同矿山压力时，钻屑量随着瓦斯压力正向变化 关键词煤与瓦斯突出；钻屑：矿山压力：瓦斯压力 分类号D323 In-situ experim ental study on the relation of drilling cuttings weight to ground pressure and gas pressure YIN Guang,LI Xiao-quan,ZHAO Hong bao,LI Xiao"shuang 3,LI Gao-shua2) 1)Colkge of Resource and Envimmmental Sciences Chongqng University Chongqing 400030.China 2)Key Labortory of the M inistry of Education for the Expbitation of Southwest Resources and the Envirmental Disaster Control Engineering Chongqing University Chongqing 400030 Chna ABSTRACT The relation of drilling cuttings weight to ground pressure and gas pressure was investigated by in-sit experinent on the 2124 fully mechanized coalm ining face of SanhuiM ine in Chongqing Tianfu Coal Industry Co,Ltd The distribution of ground pres" sure after drilling was obtained as the follow ing the stress"relief zone width of about5m the location of the plastic zone at5 to 11 m. the location of the elastic zone at 11 to 20m and the location of the orignal stress zone beyond 20m The drilling cuttngs weight line- arly increased before the peak ground pressure and decreased after it under the prem ise of drilling in strict accordance with the operating mles Based on the theoretical analysis of ground pressure and gas pressure on the longwallm ining face a positive relation of drilling cuttings weight to ground pressure and gas pressure was deduced The drilling cuttings weight positively changed w ith ground pressure at the fixed gas pressure or w ith gas pressure at the fixed ground pressure KEY W ORDS coal and gas outburst drilling cuttings ground pressure gas pressure 煤与瓦斯突出是严重的矿山灾害之一，目前其 等23]考虑煤的应变软化特性，得到考虑扩容时单 常用的预测方法是钻屑指标法，钻屑量作为一种综 位孔深总钻屑量；廖志恒等分析了钻屑量和瓦斯 合反映煤体应力、瓦斯压力和煤的物理力学性质的 解吸指标的测定准确度，对预测的过程、步骤以及影 指标，在煤矿预测煤与瓦斯突出中得到了广泛的应 响预测指标误差的因素进行了分析，并提出了一些 用，国内外许多科技工作者对钻屑指标进行了研 在测定过程中应注意的事项和减少误差的措施；梦 究：前苏联的佩图霍夫四考虑钻孔周围出现非弹性 絮屹等论述了钻屑量与钻屑瓦斯解吸指标在预 变形区发生松胀现象，引入了松散系数：潘一山测煤与瓦斯突出危险性应用中的影响因素. 收稿日期：2009-03-18 基金项目：国家自然科学基金资助项目(N。50874124):国家科技重大专项(No2008X05034-002):国家重点基础研究发展计划资助项目 (No2005CB221502):重庆市自然科学基金计划重点项目(No CSTC2008BA6028) 作者简介：尹光志(1962)，男，教授，博士生导师，E mail g四@cqu edu cn第 32卷 第 1期 2010年 1月 北 京 科 技 大 学 学 报 ＪｏｕｒｎａｌｏｆＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＢｅｉｊｉｎｇ Ｖｏｌ．32Ｎｏ．1 Ｊａｎ．2010 钻屑量与矿山压力及瓦斯压力关系现场实验研究 尹光志 12） 李晓泉 12） 赵洪宝 12） 李小双 12） 李高帅 12） 1） 重庆大学资源及环境科学学院重庆 400030 2） 重庆大学西南资源开发及环境灾害控制工程教育部重点实验室重庆 400030 摘 要 基于在重庆天府矿业有限责任公司三汇一矿 2124综采工作面的现场实验对该矿钻屑量与矿山压力、瓦斯压力的关 系进行了研究．表明工作面经过钻孔卸压后的矿山压力分布规律：卸压区宽度约为 5ｍ5～11ｍ为塑性区11～20ｍ为弹性 区20ｍ以后为原始应力区．在严格按照操作规程要求施钻的前提下钻屑量在矿山应力峰值前呈线性增加峰值后呈线性减 少．结合长壁工作面矿山压力、瓦斯压力分布规律理论分析推导出钻屑量与矿山压力、瓦斯压力之间存在正相关关系；在固 定瓦斯压力时钻屑量随着矿山压力正向变化；在相同矿山压力时钻屑量随着瓦斯压力正向变化． 关键词 煤与瓦斯突出；钻屑；矿山压力；瓦斯压力 分类号 ＴＤ323 Ｉｎ-ｓｉｔｕｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｓｔｕｄｙｏｎｔｈｅｒｅｌａｔｉｏｎｏｆｄｒｉｌｌｉｎｇｃｕｔｔｉｎｇｓｗｅｉｇｈｔｔｏｇｒｏｕｎｄ ｐｒｅｓｓｕｒｅａｎｄｇａｓｐｒｅｓｓｕｒｅ ＹＩＮＧｕａｎｇ-ｚｈｉ 12）ＬＩＸｉａｏ-ｑｕａｎ 12）ＺＨＡＯＨｏｎｇ-ｂａｏ 12）ＬＩＸｉａｏ-ｓｈｕａｎｇ 12）ＬＩＧａｏ-ｓｈｕａｉ 12） 1） ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＲｅｓｏｕｒｃｅａｎｄＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＳｃｉｅｎｃｅｓＣｈｏｎｇｑｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＣｈｏｎｇｑｉｎｇ400030Ｃｈｉｎａ 2） ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆｔｈｅＭｉｎｉｓｔｒｙｏｆＥｄｕｃａｔｉｏｎｆｏｒｔｈｅＥｘｐｌｏｉｔａｔｉｏｎｏｆＳｏｕｔｈｗｅｓｔＲｅｓｏｕｒｃｅｓａｎｄｔｈｅＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＤｉｓａｓｔｅｒＣｏｎｔｒｏｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ＣｈｏｎｇｑｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＣｈｏｎｇｑｉｎｇ400030Ｃｈｉｎａ ＡＢＳＴＲＡＣＴ Ｔｈｅｒｅｌａｔｉｏｎｏｆｄｒｉｌｌｉｎｇｃｕｔｔｉｎｇｓｗｅｉｇｈｔｔｏｇｒｏｕｎｄｐｒｅｓｓｕｒｅａｎｄｇａｓｐｒｅｓｓｕｒｅｗａｓｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄｂｙｉｎ-ｓｉｔｕｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｏｎｔｈｅ 2124ｆｕｌｌｙｍｅｃｈａｎｉｚｅｄｃｏａｌｍｉｎｉｎｇｆａｃｅｏｆＳａｎｈｕｉＭｉｎｅｉｎＣｈｏｎｇｑｉｎｇＴｉａｎｆｕＣｏａｌＩｎｄｕｓｔｒｙＣｏ．Ｌｔｄ．Ｔｈｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｇｒｏｕｎｄｐｒｅｓ- ｓｕｒｅａｆｔｅｒｄｒｉｌｌｉｎｇｗａｓｏｂｔａｉｎｅｄａｓｔｈｅｆｏｌｌｏｗｉｎｇ：ｔｈｅｓｔｒｅｓｓ-ｒｅｌｉｅｆｚｏｎｅｗｉｄｔｈｏｆａｂｏｕｔ5ｍｔｈｅｌｏｃａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｐｌａｓｔｉｃｚｏｎｅａｔ5ｔｏ11ｍ ｔｈｅｌｏｃａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｅｌａｓｔｉｃｚｏｎｅａｔ11ｔｏ20ｍａｎｄｔｈｅｌｏｃａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｏｒｉｇｉｎａｌｓｔｒｅｓｓｚｏｎｅｂｅｙｏｎｄ20ｍ．Ｔｈｅｄｒｉｌｌｉｎｇｃｕｔｔｉｎｇｓｗｅｉｇｈｔｌｉｎｅ- ａｒｌｙｉｎｃｒｅａｓｅｄｂｅｆｏｒｅｔｈｅｐｅａｋｇｒｏｕｎｄｐｒｅｓｓｕｒｅａｎｄｄｅｃｒｅａｓｅｄａｆｔｅｒｉｔｕｎｄｅｒｔｈｅｐｒｅｍｉｓｅｏｆｄｒｉｌｌｉｎｇｉｎｓｔｒｉｃｔａｃｃｏｒｄａｎｃｅｗｉｔｈｔｈｅｏｐｅｒａｔｉｎｇ ｒｕｌｅｓ．Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌａｎａｌｙｓｉｓｏｆｇｒｏｕｎｄｐｒｅｓｓｕｒｅａｎｄｇａｓｐｒｅｓｓｕｒｅｏｎｔｈｅｌｏｎｇｗａｌｌｍｉｎｉｎｇｆａｃｅａｐｏｓｉｔｉｖｅｒｅｌａｔｉｏｎｏｆｄｒｉｌｌｉｎｇ ｃｕｔｔｉｎｇｓｗｅｉｇｈｔｔｏｇｒｏｕｎｄｐｒｅｓｓｕｒｅａｎｄｇａｓｐｒｅｓｓｕｒｅｗａｓｄｅｄｕｃｅｄ．Ｔｈｅｄｒｉｌｌｉｎｇｃｕｔｔｉｎｇｓｗｅｉｇｈｔｐｏｓｉｔｉｖｅｌｙｃｈａｎｇｅｄｗｉｔｈｇｒｏｕｎｄｐｒｅｓｓｕｒｅ ａｔｔｈｅｆｉｘｅｄｇａｓｐｒｅｓｓｕｒｅｏｒｗｉｔｈｇａｓｐｒｅｓｓｕｒｅａｔｔｈｅｆｉｘｅｄｇｒｏｕｎｄｐｒｅｓｓｕｒｅ． ＫＥＹＷＯＲＤＳ ｃｏａｌａｎｄｇａｓｏｕｔｂｕｒｓｔ；ｄｒｉｌｌｉｎｇｃｕｔｔｉｎｇｓ；ｇｒｏｕｎｄｐｒｅｓｓｕｒｅ；ｇａｓｐｒｅｓｓｕｒｅ 收稿日期：2009--03--18 基金项目：国家自然科学基金资助项目 （Ｎｏ．50874124）；国家科技重大专项 （Ｎｏ．2008ＺＸ05034--002）；国家重点基础研究发展计划资助项目 （Ｎｏ．2005ＣＢ221502）；重庆市自然科学基金计划重点项目 （Ｎｏ．ＣＳＴＣ．2008ＢＡ6028） 作者简介：尹光志 （1962— ）男教授博士生导师Ｅ-ｍａｉｌ：ｇｚｙｉｎ＠ｃｑｕ．ｅｄｕ．ｃｎ 煤与瓦斯突出是严重的矿山灾害之一目前其 常用的预测方法是钻屑指标法．钻屑量作为一种综 合反映煤体应力、瓦斯压力和煤的物理力学性质的 指标在煤矿预测煤与瓦斯突出中得到了广泛的应 用．国内外许多科技工作者对钻屑指标进行了研 究：前苏联的佩图霍夫 ［1］考虑钻孔周围出现非弹性 变形区发生松胀现象引入了松散系数；潘一山 等 ［2--3］考虑煤的应变软化特性得到考虑扩容时单 位孔深总钻屑量；廖志恒等 ［4］分析了钻屑量和瓦斯 解吸指标的测定准确度对预测的过程、步骤以及影 响预测指标误差的因素进行了分析并提出了一些 在测定过程中应注意的事项和减少误差的措施；梦 絮屹等 ［5］论述了钻屑量与钻屑瓦斯解吸指标在预 测煤与瓦斯突出危险性应用中的影响因素． DOI :10．13374／j．issn1001－053x．2010．01．004