钻孔参数对深部巷道卸压效果影响研究 王峰蒋广龙龚超（山东科技大学，山东青岛２６６５９ｏ） 摘要：为了使钻孔卸压技术能够在实际中发挥更好的卸压效果，本文通过运用理论分析，数值模拟的方式对卸压钻 孔的参数进行模拟。通过对钻孔不同的孔径，以及钻孔长度模拟，选出较为合理的参数。 关键词：钻孔卸压；数值模拟；钻孔直径；钻孔长度 中图分类号：Ｆ４０３．７；ＴＤ３２２ ．５ Ｉ卸压机理的研究 文献标志码：Ｂ 文章编号：１００８－０１５５（２０１７）１４－０１２６－０１ 根据８２０４工作面实际地质条件，并加以综合 考虑各方面影响因素，建立模型。 ２．２边界条件的设定 模型四周为水平位移约束，固定边界面Ｘ＝ ０，Ｘ＝３０，Ｙ＝０，Ｙ＝１０上的所有节点位移，底部边 界为固定位移约束，顶部边界为应力边界。顶部 施加１８．７５ＭＰａ的地应力。 ３数值模拟分析 ３．１不同钻￣ｉＬ：ｔＬ，径对卸压效果的影响 钻孔卸压技术是一种先进的巷道卸压技术， 也称之为应力控制法。其本质是向巷道两帮施工 钻孔，在煤体内部形成强度弱化带，同时可以为高 应力的释放提供一个补偿空间，使得应力峰值向 深部转移，降低应力集中程度。巷道开挖所形成 的松动圈，与钻孔开挖形成的松动圈相互贯通叠 加，形成更大的松动圈，以此来达到卸压的目的。 ２不同钻孔参数条件下的数值模拟 此次利用ＦＬＡＣ３Ｄ数值模拟软件，对该矿井 巷道内钻孔卸压进行模拟。 ２．１模型的建立 下图（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）为模拟钻孔孔径 ０ｍｍ，１５０ｒａｍ、２００ｍｍ，２５０ｒａｍ四种方案时巷道周 边的垂直应力分布云图。 从上图中可以看出，当巷道两帮没有施工钻 孔时，两帮最大集中应力为３１ＭＰａ；当钻孔孔径为 １５０ｍｍ时，应力集中区椭圆形内最大应力集中为 ２７．５ＭＰａ，钻孔与钻孔之间出现一定范围的应力集 中为２９．１ＭＰａ；钻孔孔径为２００ｒａｍ时，应力集中区 椭圆形内最大应力集中为２５ＭＰａ，钻孔与钻孔之 ２５０ｍｍ时，椭圆区内最大应力集中为２３．５ＭＰａ，钻 孔与钻孔问的集中应力为２５ＭＰａ。巷道两帮的应 力明显的减小。可以看出随着钻孔孔径的增加， 卸压效果明显。 ３．２不同钻孔长度对卸压效果的影响 间出现一定范围的应力集中为２７ＭＰａ左右，但是 集中范围比１５０ｍｍ 下图（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）为模拟钻孔孔径为 １５０ｍｍ时钻孔长度选取２ｍ，４ｍ，６ｍ，８ｍ四种情 从以上四幅图中可以看出，当钻孔长度为２ｍ 时，相比没有钻孔，巷道两帮的最大集中应力降低 ４结论 为３０．７ＭＰａ，并出现了应力转移轮廓；当钻孔长度 为４ｍ时，钻孔深入巷道两帮的应力集中区，巷道 两帮最大集中应力降低为２９．１ＭＰａ；当钻孔长度 ６ｍ与８ｍ，最大集中应力分别为２７．２ＭＰａ与 ２６．８ＭＰａ，相比０ｍ、２ｍ时卸压效果更明显。 收稿日期：２０１７—０５—２６ 作者简介：王峰（１９９２一），男，山东科技大学矿业工程 专业硕士研究生在读。 ｌ２６ 随着钻孔长度的增加，巷道两帮最大集中应 力降低越明显，卸压效果越好，但是随着长度的增 加，卸压效果增加越来越不明显。因此卸压钻孔 长度穿过巷道周围应力集中区最佳。 在合理的孔径范闸内，随着钻￣ＬＨ：Ｌ径的增加， 巷道两帮最大垂直应力减小。但是孔径不能过 大，经验表明孔径大于３００ｍｍ，发生冲击矿压的可 能性会增大，可能会发生强烈的卸压现象，导致灾 难的发生。 （责任编辑：陈文明）