基于COMSOL的穿层钻孔周围应力带及漏风原理研究

摘要

为了有效防止煤与瓦斯突出灾害事故发生,以雨汪煤矿一井3#煤层穿层钻孔为研究对象,理论分析了钻孔周围应力场分布规律和渗透率变化情况,通过COMSOL数值模拟软件研究了钻孔周围应力带、水平应力和垂直应力的分布情况,以及钻孔周围的变形特征,提出钻孔周围漏风圈结构模型。经模拟发现,钻孔开挖后周围应力为“左右受压,上下受拉”的“蝶状”分布;周围塑性区呈圆形分布,94 mm钻孔附近距孔壁0~2.8 mm为裂隙区,2.8~39.0 mm为塑性区,39~93 mm为弹性区,93 mm以上为地应力场区;钻孔周围最大的漏气通道是I裂隙区和II塑性区。通过现场应用可知,使用根据数值模拟结果调配的水泥浆,并采用“两堵两注”的封孔方式,可有效封堵钻孔周围裂隙,有较好的封孔效果。