【摘要】：針對特厚煤層開采強度大、對煤巖體擾動程度高的特點，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，對特厚煤層采動裂隙場演化規(guī)律、采空區(qū)氣體分布規(guī)律進行了研究，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)關系下的產(chǎn)氣規(guī)律，與靖遠煤業(yè)集團魏家地煤礦地面鉆井實測數(shù)據(jù)進行了比較分析。 利用ABAQUS數(shù)值模擬軟件，對特厚煤層開采后上覆巖層的位移量、膨脹率、滲透率變化規(guī)律進行了研究：（1）當煤層未充分采動時，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。當煤層充分采動時，上覆煤巖體充分垮落，采空區(qū)中部的裂隙逐漸被壓實，滲透率變�。唬�2）煤層傾角使得自身重力分布不均，靠近回風巷一側的裂隙發(fā)育程度要高于進風巷一次，滲透率略高；（3）在垂直方向上，采空區(qū)兩側裂隙發(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，采動裂隙先充分發(fā)育而后被逐漸壓實、閉合，膨脹率及滲透率先變大、后逐漸減�。唬�4）將煤層和采空區(qū)分為原始區(qū)、采動影響區(qū)、裂隙發(fā)育區(qū)和重新壓實區(qū)。 利用ABAQUS模擬得出的滲透率分布規(guī)律，通過計算流體軟件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和瓦斯低濃度場，回風巷一側的瓦斯?jié)舛雀哂谶M風巷一側；（2）瓦斯?jié)舛仍谧呦蚍较虺手笖?shù)形式增高，在傾向方向上，在靠近進風巷、回風巷兩側瓦斯?jié)舛容^低，在垂直高度方向上，瓦斯?jié)舛仍?~50m內(nèi)增長較快。 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算模型，討論了滲透率和瓦斯抽采半徑不同函數(shù)關系時，不同區(qū)域的瓦斯抽采流量計算公式。 在甘肅靖遠煤業(yè)集團魏家地煤礦工業(yè)試驗表明，地面鉆井布置在合理的位置處，瓦斯抽采效果明顯，1#鉆井累計抽采純瓦斯122.487×104m3，2#鉆井累計抽采純瓦斯134.046×104m3，并將2#鉆井瓦斯抽采流量值與理論值進行比較，結果相吻合。
【圖文】：

.2 幾何模型及力學參數(shù)模型采用三維模型，長×寬×高=400m×400m×200m，X 方向代表煤層走向方Y 方向代表煤層傾向方向，Z 方向為垂直方向，其中煤層共回采 200m，傾向 200m，煤層厚度為 16m，采用放頂煤回采工藝，實際回采煤層厚度為 13m傾角為 10°。在進行數(shù)值模擬時，每 20m 為一個開采步，共計開采 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了不同回采距離時煤層頂板走向方向的位移變化分采動后在采空區(qū)上方煤層頂板發(fā)生垮塌，垮塌一定的支撐作用，由于特厚煤層開采厚度大，煤較大，在采空區(qū)兩側煤巖體也會有一定影響，發(fā)后可以將受采動影響的煤巖體分為兩個區(qū)域采區(qū)（Ⅱ區(qū)域），如圖 2.2（e）所示。內(nèi)煤巖體受采動影響較大，煤巖體破壞嚴重，，以裂隙，形成瓦斯流動的主要通道；采動影響區(qū)域靠近工作面受采動影響程度越大，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)部分為采動破壞區(qū)，采空區(qū)外部分各個區(qū)域的形狀沒有具體確定，下面通過分析采
【學位授予單位】：中國礦業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TD712.6

【參考文獻】

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1 楊科;謝廣祥;;綜放開采采動裂隙分布及其演化特征分析[J];礦業(yè)安全與環(huán)保;2009年04期

2 陳金華;;地面鉆井抽采上覆遠距離煤層卸壓瓦斯的試驗研究[J];礦業(yè)安全與環(huán)保;2010年02期

3 余楚新,鮮學福,譚學術;煤層瓦斯流動理論及滲流控制方程的研究[J];重慶大學學報(自然科學版);1989年05期

4 涂敏,余忠林;巨厚松散強含水層下開采覆巖移動破壞分析[J];礦山壓力與頂板管理;2004年02期

5 趙保太;林柏泉;林傳兵;;三軟不穩(wěn)定煤層覆巖裂隙演化規(guī)律實驗[J];采礦與安全工程學報;2007年02期

6 郭玉森;林柏泉;吳傳始;;圍巖裂隙演化與采動卸壓瓦斯儲運的耦合關系[J];采礦與安全工程學報;2007年04期

7 孫鑫;林傳兵;林柏泉;;深部大傾角綜放工作面上覆煤巖裂隙演化規(guī)律研究[J];煤礦安全;2008年04期

8 徐東方;王兆豐;;壓降法測定鉆孔的抽放影響半徑試驗研究[J];煤礦安全;2009年05期

9 李宗翔;綜放工作面采空區(qū)瓦斯涌出規(guī)律的數(shù)值模擬研究[J];煤炭學報;2002年02期

10 袁亮;;留巷鉆孔法煤與瓦斯共采技術[J];煤炭學報;2008年08期

本文編號：2551297