为研究采掘应力对顺层瓦斯抽采孔孔径的影响,建立考虑煤的塑性软化的黏弹塑性模型,得到钻孔孔径表达式,运用钻屑法研究煤体内采掘应力分布规律。以鹤壁八矿3103北工作面为例,对比分析了相同采掘应力作用下软、硬煤层内顺层钻孔孔径的时空演化规律。结果表明,在松软煤层内实施顺层钻孔,钻孔形成初期在应力集中区域极易形成塌孔,随着时间的推移,应力集中区钻孔逐渐被压实,甚至在原始应力区也出现塌孔现象,瓦斯抽采通道急剧破坏,导致松软煤层钻孔难以保持长时间高体积分数抽采;在硬煤层内实施顺层钻孔,孔径随着时间的推移有所缩小,但依然处于稳定状态,未发生堵孔现象,瓦斯抽采通道顺畅,硬煤层钻孔能保证较长时间的高体积分数抽采。因此,充分考虑采掘应力对具体煤层孔径影响,为钻孔稳定性防护提供依据,对提高瓦斯抽采效果具有重要意义。

国家自然科学基金资助项目(51404099)；国家安全监管总局2015年安全生产重大事故防治关键项目(henan-0037-2014AQ)；