近年來,隨著我國(guó)煤礦開采強(qiáng)度的增加和開采深度的加大,許多礦井開采水平逐漸進(jìn)入高應(yīng)力區(qū),開采條件日益復(fù)雜和惡化,特別是“三軟”(煤層頂?shù)装搴兔簩訉佘浢簬r)突出煤層,煤與瓦斯突出的強(qiáng)度、頻次均呈增強(qiáng)趨勢(shì)。上保護(hù)層開采是優(yōu)先選擇的區(qū)域性防突措施,受高應(yīng)力、高瓦斯和煤巖松軟等煤巖瓦斯賦存條件和開采環(huán)境的影響,上保護(hù)層開采面臨如何提高下伏被保護(hù)層防突效果和預(yù)防工作面瓦斯異常涌出等諸多難題。本文根據(jù)河南平頂山四礦煤層瓦斯賦存地質(zhì)條件,通過相似模擬試驗(yàn)和數(shù)值模擬相結(jié)合的方法,系統(tǒng)研究了“三軟”煤層上保護(hù)層開采下伏煤巖體的移動(dòng)變形、卸壓特征及卸壓瓦斯流動(dòng)等規(guī)律,并進(jìn)行了瓦斯抽采模型應(yīng)用,論文主要研究工作如下:(1)進(jìn)行了“三軟”煤層上保護(hù)層開采底板圍巖透氣性演化相似試驗(yàn)研究,系統(tǒng)研究了上保護(hù)層開采過程中下伏煤巖體移動(dòng)變形及透氣性變化的時(shí)空演化規(guī)律。(2)基于單孔介質(zhì)理論,構(gòu)建了基于Poyting-Thomson體蠕變力學(xué)模型的采動(dòng)煤巖體變形與卸壓瓦斯流動(dòng)的氣固耦合動(dòng)力學(xué)模型。(3)基于COMSOL Multiphysics多物理場(chǎng)耦合平臺(tái),構(gòu)建了采動(dòng)煤巖體變形與卸壓瓦斯流動(dòng)的多物理場(chǎng)耦合模型,驗(yàn)證了相似模擬試驗(yàn)的結(jié)果。(4)基于COMSOL Multiphysics多物理場(chǎng)耦合平臺(tái),分別進(jìn)行了“三軟”煤層瓦斯順層鉆孔抽采和穿層鉆孔抽采模型應(yīng)用,并在順層鉆孔抽采模型應(yīng)用中將分別基于蠕變力學(xué)模型和傳統(tǒng)的基于線彈性力學(xué)模型建立的氣固耦合動(dòng)力學(xué)模型做了對(duì)比。
【學(xué)位單位】：青島理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TD712
【部分圖文】：

下鉆孔抽采過程中，由于鉆孔抽采會(huì)持續(xù)一巖體的持續(xù)壓縮作用會(huì)重新分布，導(dǎo)致煤體是煤體蠕變現(xiàn)象的重要表現(xiàn)之一。因而，蠕型包括經(jīng)驗(yàn)蠕變模型、損傷蠕變模型、元件蠕變模型。由于巖石蠕變?cè)Ｐ涂梢詮母欧至�，因而很多學(xué)者使用蠕變?cè)䜩斫忉寧r三種基本元件分別為虎克體、庫(kù)倫體和牛頓性，庫(kù)倫體表示巖石的塑性特性，牛頓體表示組合之下，我們選擇其中具有代表性的蠕型（Kelvinbody）：由一個(gè)虎克體和一個(gè)牛頓學(xué)模型如圖 1-1 所示。

圖 1-2 廣義 Kelvin 模型Fig.1-2 Generalized Kelvin model程可表示為：0 0 21 21 expEtE E t 0時(shí)，01E ，表明該模型有瞬時(shí)應(yīng)變；當(dāng)t 時(shí)， 一種穩(wěn)定蠕變。因而，廣義開爾文模型是一種擁有初始瞬。埃丁 湯姆遜體模型（Poyting-Thomson body）：由一個(gè)虎體模型并聯(lián)而成，其力學(xué)模型如圖 1-3 所示。

圖 1-2 廣義 Kelvin 模型Fig.1-2 Generalized Kelvin model示為：0 0 21 21 expEtE E ，01E ，表明該模型有瞬時(shí)應(yīng)變；當(dāng)t 定蠕變。因而，廣義開爾文模型是一種擁有姆遜體模型（Poyting-Thomson body）：由并聯(lián)而成，其力學(xué)模型如圖 1-3 所示。
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本文編號(hào)：2877737