【摘要】：針對(duì)特厚煤層開(kāi)采強(qiáng)度大、對(duì)煤巖體擾動(dòng)程度高的特點(diǎn)，論文以確定合適的瓦斯抽采位置、分析鉆井產(chǎn)氣規(guī)律為切入點(diǎn)，對(duì)特厚煤層采動(dòng)裂隙場(chǎng)演化規(guī)律、采空區(qū)氣體分布規(guī)律進(jìn)行了研究，確定了合理的瓦斯抽采鉆孔或鉆井的布置位置，并討論了滲透率和瓦斯抽采半徑不同函數(shù)關(guān)系下的產(chǎn)氣規(guī)律，與靖遠(yuǎn)煤業(yè)集團(tuán)魏家地煤礦地面鉆井實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行了比較分析。 利用ABAQUS數(shù)值模擬軟件，對(duì)特厚煤層開(kāi)采后上覆巖層的位移量、膨脹率、滲透率變化規(guī)律進(jìn)行了研究：（1）當(dāng)煤層未充分采動(dòng)時(shí)，上覆煤巖層垮落不充分，采空區(qū)中部裂隙發(fā)育程度較高，滲透率大。當(dāng)煤層充分采動(dòng)時(shí)，上覆煤巖體充分垮落，采空區(qū)中部的裂隙逐漸被壓實(shí)，滲透率變��；（2）煤層傾角使得自身重力分布不均，靠近回風(fēng)巷一側(cè)的裂隙發(fā)育程度要高于進(jìn)風(fēng)巷一次，滲透率略高；（3）在垂直方向上，采空區(qū)兩側(cè)裂隙發(fā)育程度逐漸減弱，煤巖體膨脹率、滲透率呈指數(shù)形式下降。采空區(qū)中部，采動(dòng)裂隙先充分發(fā)育而后被逐漸壓實(shí)、閉合，膨脹率及滲透率先變大、后逐漸減��；（4）將煤層和采空區(qū)分為原始區(qū)、采動(dòng)影響區(qū)、裂隙發(fā)育區(qū)和重新壓實(shí)區(qū)。 利用ABAQUS模擬得出的滲透率分布規(guī)律，通過(guò)計(jì)算流體軟件FLUENT模擬采空區(qū)氣體分布規(guī)律：（1）采空區(qū)內(nèi)在近工作面區(qū)域分別存在氧氣高濃度場(chǎng)和瓦斯低濃度場(chǎng)，回風(fēng)巷一側(cè)的瓦斯?jié)舛雀哂谶M(jìn)風(fēng)巷一側(cè)；（2）瓦斯?jié)舛仍谧呦蚍较虺手笖?shù)形式增高，在傾向方向上，在靠近進(jìn)風(fēng)巷、回風(fēng)巷兩側(cè)瓦斯?jié)舛容^低，在垂直高度方向上，瓦斯?jié)舛仍?~50m內(nèi)增長(zhǎng)較快。 確定了瓦斯抽采鉆孔或鉆井合理的布置方位，揭示了地面鉆井產(chǎn)氣規(guī)律：（1）鉆孔或鉆井的最佳位置位于距風(fēng)巷30m處，距煤層頂板0~20m；（2）建立了地面鉆井瓦斯抽采流量計(jì)算模型，討論了滲透率和瓦斯抽采半徑不同函數(shù)關(guān)系時(shí)，不同區(qū)域的瓦斯抽采流量計(jì)算公式。 在甘肅靖遠(yuǎn)煤業(yè)集團(tuán)魏家地煤礦工業(yè)試驗(yàn)表明，地面鉆井布置在合理的位置處，瓦斯抽采效果明顯，1#鉆井累計(jì)抽采純瓦斯122.487×104m3，2#鉆井累計(jì)抽采純瓦斯134.046×104m3，并將2#鉆井瓦斯抽采流量值與理論值進(jìn)行比較，結(jié)果相吻合。
【圖文】：

.2 幾何模型及力學(xué)參數(shù)模型采用三維模型，長(zhǎng)×寬×高=400m×400m×200m，X 方向代表煤層走向方Y(jié) 方向代表煤層傾向方向，Z 方向?yàn)榇怪狈较�，其中煤層共回�?200m，傾向 200m，煤層厚度為 16m，采用放頂煤回采工藝，實(shí)際回采煤層厚度為 13m傾角為 10°。在進(jìn)行數(shù)值模擬時(shí)，每 20m 為一個(gè)開(kāi)采步，共計(jì)開(kāi)采 10 步，采用砂巖，物理參數(shù)如表 2-1 所示，幾何模型與網(wǎng)格劃分如圖 2-1 所示。表 2-1 物參理數(shù)Table 2-1 Physical parameters密度(Kg/m3)楊氏模量(GPa)泊松比摩擦角（°）粘聚力（MPa）剪脹角（°）砂巖 2600 21 0.25 24.0 2 12煤 1400 8 0.339 35 1 170-100100200-200

（e） 回采 180m圖 2-2 不同回采距離走向方向位移云圖-2 Displacement diagram on strike direction at different s了不同回采距離時(shí)煤層頂板走向方向的位移變化分采動(dòng)后在采空區(qū)上方煤層頂板發(fā)生垮塌，垮塌一定的支撐作用，由于特厚煤層開(kāi)采厚度大，煤較大，在采空區(qū)兩側(cè)煤巖體也會(huì)有一定影響，發(fā)后可以將受采動(dòng)影響的煤巖體分為兩個(gè)區(qū)域采區(qū)（Ⅱ區(qū)域），如圖 2.2（e）所示。內(nèi)煤巖體受采動(dòng)影響較大，煤巖體破壞嚴(yán)重，，以裂隙，形成瓦斯流動(dòng)的主要通道；采動(dòng)影響區(qū)域靠近工作面受采動(dòng)影響程度越大，煤巖體以橫向并與采空區(qū)內(nèi)的豎向裂隙相溝通，形成瓦斯流中將采空區(qū)內(nèi)部分為采動(dòng)破壞區(qū)，采空區(qū)外部分各個(gè)區(qū)域的形狀沒(méi)有具體確定，下面通過(guò)分析采
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類(lèi)號(hào)】：TD712.6

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2551297