不同開(kāi)采條件下采動(dòng)煤巖體瓦斯增透機(jī)理研究
本文選題:采動(dòng)力學(xué) + 裂隙; 參考:《中國(guó)礦業(yè)大學(xué)(北京)》2013年博士論文
【摘要】:煤巖體采動(dòng)力學(xué)行為及裂隙擴(kuò)展導(dǎo)通機(jī)理研究是增透煤層氣(瓦斯)的理論基礎(chǔ),是煤與瓦斯共采技術(shù)支撐的關(guān)鍵所在。本文基于無(wú)煤柱、放頂煤與保護(hù)層三種不同開(kāi)采條件,開(kāi)展采動(dòng)煤應(yīng)力場(chǎng)與瓦斯場(chǎng)耦合試驗(yàn)研究,建立考慮裂隙缺陷的煤體計(jì)算力學(xué)模型,并系統(tǒng)研究了工作面前方煤巖體的采動(dòng)力學(xué)行為、定量描述了采動(dòng)應(yīng)力狀態(tài)及瓦斯?jié)B透率分布特征。引入概率積分法將體積應(yīng)變與滲透率結(jié)合,建立了試驗(yàn)與理論結(jié)合的計(jì)算模型,實(shí)現(xiàn)了保護(hù)層開(kāi)采瓦斯卸壓增透量化評(píng)價(jià)研究;谙嗨颇M試驗(yàn)以及采動(dòng)煤巖體滲透率分布的可視化技術(shù),結(jié)合煤氣耦合滲流試驗(yàn),建立了體積應(yīng)變-滲透率數(shù)學(xué)關(guān)系方程,得到了采場(chǎng)整體的瓦斯增透效果分布圖。進(jìn)一步提出了計(jì)算三維空間煤巖體裂紋分形曲線的面積覆蓋法與粗糙斷面分維計(jì)算的體積覆蓋法,解決了分維計(jì)算中的精度問(wèn)題,為研究三維裂紋及粗糙斷面對(duì)滲透率的影響提供了一個(gè)新方法。
[Abstract]:The dynamic behavior of coal and rock mass mining and the mechanism of crack propagation and conduction are the theoretical basis of antipenetrating coalbed methane (gas) and the key to the technical support of coal and gas co-mining. In this paper, based on three different mining conditions without coal pillar, caving coal and protective layer, the coupling test of mining coal stress field and gas field is carried out, and the computational mechanics model of coal body considering crack defect is established. The mining dynamic behavior of coal and rock mass in front of the face is systematically studied, and the characteristics of mining stress state and gas permeability distribution are quantitatively described. The probabilistic integral method is introduced to combine the volume strain and permeability, and the calculation model of experimental and theoretical combination is established, and the quantitative evaluation of gas pressure relief and antipenetration in protective layer mining is realized. Based on similar simulation test and visualization technology of permeability distribution of mining coal and rock mass, combined with gas coupled seepage test, the mathematical equation of volume strain-permeability relationship is established, and the distribution map of gas antitransmittance effect is obtained. Furthermore, the area coverage method and the volume coverage method for calculating the fractal curves of cracks in three-dimensional coal and rock masses are proposed, which solves the problem of accuracy in the calculation of fractal dimension. It provides a new method to study the effect of three dimensional crack and rough section on permeability.
【學(xué)位授予單位】:中國(guó)礦業(yè)大學(xué)(北京)
【學(xué)位級(jí)別】:博士
【學(xué)位授予年份】:2013
【分類號(hào)】:TD712
【參考文獻(xiàn)】
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,本文編號(hào):2024754
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