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主办单位:煤炭科学研究总院有限公司、中国煤炭学会学术期刊工作委员会
不同影响因素对钻屑量影响规律的模拟研究
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  • 作者

    顾鹏 王浩 崔志瀛 崔玉江

  • 单位

    山东能源集团有限公司冲击地压防治研究中心兖矿新疆矿业有限公司硫磺沟煤矿山东能源集团西北矿业有限公司山东科技大学能源与矿业工程学院

  • 摘要
    钻屑法是冲击地压等煤岩动力灾害危险性判定和预测的重要手段,准确获取钻屑量变化规律是了解煤体应力状态的关键。为更深入地了解钻进过程煤体破坏过程,基于弹性理论给出了钻屑量的计算公式,设计了煤体钻进模拟离散元模型,开展了不同影响因素条件下的钻进模拟试验,提出了以离散颗粒数量间接反映钻屑量的模拟方法,揭示了不同煤体力学性质、围压以及孔径条件下离散颗粒数量的变化规律。研究结果表明:基于PFC3D所构建的离散元模型可以有效模拟钻头切削过程,模拟结果与试验所获取的规律基本一致,离散颗粒数量与钻屑量近似呈现正相关关系;依据破坏范围可近似将破坏区域划分为钻进破坏区与变形破坏区,钻进破坏区与钻杆几何特征相关,变形破坏区与煤体力学性质及围压特征相关;模型离散颗粒均值与强度系数、弹性模量系数呈现负相关关系,实际应用中还应关注煤样软硬等力学性质对钻屑指标法的影响;不同侧压系数条件下煤体离散颗粒均值近似呈现线性关系,当侧压系数由1.1增至1.4时,孔壁高位移区域由圆形逐步转变为椭圆形,离散颗粒量均值上升幅度为8.7%;不同孔径条件下煤体离散颗粒均值存在一定比例关系,当孔径由20 mm增加至32 mm时,钻孔应力集中现象提升明显,孔壁位移量显著增加,离散颗粒量分别增加17.3%、23.6%、16.7%。
  • 关键词

    钻屑量数值模拟离散颗粒数量力学分析影响因素分析

  • 引用格式
    顾鹏,王浩,崔志瀛,等.不同影响因素对钻屑量影响规律的模拟研究[J/OL].煤矿安全,1-11[2025-01-14].https://doi.org/10.13347/j.cnki.mkaq.20241236.
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