煤岩の割理裂け目の発達はその強度を低下させ、掘削中の掘削液の作用は井壁の不安定化リスクをさらに高める。室内実験、理論解析および数値シミュレーションを組み合わせた手法により、掘削液作用下での割理発達煤岩の不安定化メカニズムを明らかにした：①煤岩の粘土鉱物は主に水和しにくいカオリナイトで構成され、容易に水和するモンモリロナイトは存在せず、イモン混層の割合も高くないため、水和膨張（平均0.35％）および転動分散性能（平均89.64％）は弱く、煤岩の不安定化機構は主に力学的作用による。②垂直に交差する面割理および端割理は掘削液が煤岩地層に侵入する流路を提供し、面割理の寸法は一般的に端割理より大きいため、面割理の方が掘削液侵入による井壁不安定化が起こりやすい。③掘削液の割理への侵入は井周地層圧力上昇および半径方向応力低下を引き起こし、井壁の不安定化リスクを高める。特に高浸透性の面割理および井穴を貫通する交差割理では、掘削液の侵入が深くなり、不安定化リスクがより深刻となる。④割理の特性は掘削液の煤岩割理への侵入深さにも影響を与える。幅が大きく密度が高い割理では掘削液の侵入がより深く、井壁付近により高い圧力が発生し、それにより井壁不安定化の可能性が高まる。したがって、実際の地層割理の寸法に基づき掘削液の随時封堵粒子を設計し、掘削液密度を適切な範囲に制御することで、掘削液侵入による井壁不安定化の発生を減少させるべきである。本研究は掘削液作用下の割理発達煤岩不安定化機構の理解に新しい視点を提供し、割理発達煤岩の井壁安定性解析に理論的指導を与える。

掘削液;面割理;端割理;煤岩;不安定化機構