采用数值模拟试验方法,分析了几何结构参数对深井软岩巷道交岔点围岩变形规律的影响。试验结果显示,最大水平应力作用角α和分岔角β对三角区稳定性有显著影响,主巷道跨度B尤其对交岔点处顶板稳定性影响显著。通过对试验结果的统计分析,得到了各试验参数与反映交岔点稳定性指标之间的关系。这些研究成果为深井软岩巷道交岔点的设计、施工和稳定性预测提供了重要参考。
深井软岩巷道交岔点稳定性影响因素分析
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为解决煤层强度低、割理发育导致的煤层气井井壁失稳问题,本研究结合现场取样统计分析和扫描电镜等试验手段,对研究区煤岩的宏微观结构、力学强度参数及变形破坏特征进行了深入分析。在此基础上,利用通用离散元数值模拟软件,构建了充分反映煤岩割理结构的模型,探究了影响煤层气井井壁稳定性的关键因素。
研究发现,研究区煤岩割理发育,面割理和端割理近似垂直,呈现网状和树枝状分布。煤岩力学参数离散性强,单轴和三轴压缩试验表明,煤岩应力应变曲线均表现出压密、弹性、屈服和脆性破坏四个阶段。
不考虑渗流作用时,井周最大剪切应力和剪切位移随井底压力的变化趋势一致,均呈现先减小后增大的趋势。此外,井径增大会导致井周剪切位移增大,增加井壁失稳风险。在井径恒定的情况下,割理密度越高,煤层井周块体越容易发生剪切滑落,井眼稳定性越差。
本研究结果可为煤层气井安全高效钻井提供理论依据。
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