【摘要】：本論文圍繞煤層注水防治煤與瓦斯突出機(jī)理這一主線,應(yīng)用了實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)、COMSOL Multiphysics軟件模擬和煤礦現(xiàn)場測試相結(jié)合的方式,深入研究了注水影響下采煤工作面應(yīng)力場和瓦斯壓力耦合分布的相關(guān)規(guī)律。為煤礦實(shí)際生產(chǎn)采取注水措施防治煤與瓦斯突出災(zāi)害技術(shù)提供依據(jù),不僅具有理論意義,而且具有重要的實(shí)際應(yīng)用價值。為研究煤樣吸水率與時間的關(guān)系,以及注水前后煤樣的單軸力學(xué)性能,首先對頂山天安煤業(yè)股份有限公司十礦17煤層煤樣進(jìn)行了自然吸水率測定試驗(yàn),在實(shí)驗(yàn)室的MTS815.03實(shí)驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行了原始煤樣與注水飽和煤樣單軸壓應(yīng)力實(shí)驗(yàn)。根據(jù)煤層瓦斯?jié)B流理論、原巖應(yīng)力形變理論,同時根據(jù)已有研究成果,結(jié)合有效應(yīng)力、吸附變形及原巖滲流特性演化等理論來分析耦合瓦斯場—煤巖應(yīng)力應(yīng)變場之間的相互作用,同時,為建立相關(guān)力學(xué)控制方程,本文基于PM雙重孔隙介質(zhì)建立了采動應(yīng)力擾動下瓦斯及煤體演化過程的控制方程。利用COMSOL Multiphysics軟件強(qiáng)大的的建模特性和數(shù)學(xué)解算能力,建立數(shù)值模型,模擬了注水前后采煤工作面前方煤體的地應(yīng)力和瓦斯壓力耦合分布變化規(guī)律,揭示了煤層注水能導(dǎo)致工作面前方集中應(yīng)力前移機(jī)理,其原因在于注水滲入煤體的孔裂隙中,浸潤了煤體,改變了煤介質(zhì)的物理力學(xué)特性,降低了煤體的強(qiáng)度,使其支撐能力下降,導(dǎo)致工作面前方破裂帶和卸壓帶增寬,應(yīng)力峰值降低并向煤體深部前移。利用應(yīng)力—瓦斯壓力一體化監(jiān)測系統(tǒng)對平頂山天安煤業(yè)有限公司十礦進(jìn)行了現(xiàn)場試驗(yàn),實(shí)測了地應(yīng)力數(shù)值和瓦斯壓力數(shù)據(jù),對注水前后采煤工作面前方應(yīng)力與瓦斯壓力耦合分布變化規(guī)律做進(jìn)一步現(xiàn)場驗(yàn)證。
【學(xué)位授予單位】：華北科技學(xué)院
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TD712

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2733435