地面钻井剪切变形破坏的时空规律分析

2 0 1 1 年 l 2 月 矿 业 安 全 与 环 保 第3 8 卷第6 期 地 面钻 井 剪切 变形 破坏 的时 空规律 分析 林 府 进 ( 1 ． 瓦斯 灾害监控 与应急技 术 国家重点 实验 室， 重庆 4 0 0 0 3 7 ； 2 ． 中煤科 工集 团重庆研 究院 瓦斯防灭火研 究分院 ， 重庆 4 0 0 0 3 7 ) 摘 要 ： 为有效预 防地面瓦斯抽采钻井的剪切变形破坏， 建立 了基于采场上覆岩层层面剪切 滑移效 应的采场任意点地面钻井剪切变形破坏模型， 并对套管变形随 回采工作面推进 的空间分布和时间变化 规律进行了分析 ， 同时运用 3 D E C数值模拟软件对模 型进行模拟分析并与现场工程 实例进行 了对 比验 证。指 出地面抽采钻井应优先布置在采场 中部 区域 以减小剪切变形 ， 模型描述 的规律对地面钻 井的施 工布井和钻井防护具有较强的工程指导意义。 关键词 ： 地面钻井； 瓦斯抽采； 剪切滑移 ； 时空规律 中图分类号 ： T D 2 6 5 ； T D 7 1 2 文献标志码 ： A 文章编号 ： 1 0 0 8 — 4 4 9 5 ( 2 0 1 1 ) 0 6 — 0 0 0 1 — 0 5 利用地面钻井抽 采煤矿瓦斯时 ， 随着 回采工作 面的推进 ， 采场上覆岩层会发生剧烈 的移动 ， 当工作 面推过地面钻井位置后 钻井 迅速发生切孔破 坏 ， 使 钻井无法再继续抽采采空 区瓦斯。而且 ， 随着煤层 回采工作 面的推进 ， 采场空间不同位置的钻井 ， 其变 形量是不 同的。因此 ， 笔者将概率积分法与复合岩 梁理论相结合 ， 构建 了采场任意位置地面抽采钻井 的剪切滑移破坏模 型， 并对钻井套管变形随 回采工 作面推进 的空间分布规律和时间变化规律进行 了研 究 ， 可为地面钻井的布孔及防护提供工程指导 1 - 3 ] 。 1 地面钻 井剪切 滑移变形破坏规律 由于沉积岩地质结构 的赋存特点 ， 煤系岩层一 般为层叠板状结构。因此 ， 在煤层倾 向上 ， 开采长度 一 般远远大于采场覆岩单一岩层 的厚度 ， 在走 向方 向上任取一微段 ， 可 以选用 等效岩 梁模 型对 岩层倾 向方向的变形及受力 特性进行分析 。同样 ， 在煤层 走 向上 ， 从 回采工作 面到下沉盆地 的边缘距离一般 远远大于采场覆岩单一岩层 的厚度 ， 在倾 向方 向上 任取一微段 ， 可以选用 等效岩梁模 型对 岩层走 向方 收稿 日期 ： 2 0 1 1 — 0 5 — 2 8 ； 2 0 1 1 — 0......