近年來,隨著我國煤礦開采強度的增加和開采深度的加大,許多礦井開采水平逐漸進入高應(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,煤與瓦斯突出的強度、頻次均呈增強趨勢。上保護層開采是優(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,上保護層開采面臨如何提高下伏被保護層防突效果和預(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”煤層上保護層開采下伏煤巖體的移動變形、卸壓特征及卸壓瓦斯流動等規(guī)律,并進行了瓦斯抽采模型應(yīng)用,論文主要研究工作如下:(1)進行了“三軟”煤層上保護層開采底板圍巖透氣性演化相似試驗研究,系統(tǒng)研究了上保護層開采過程中下伏煤巖體移動變形及透氣性變化的時空演化規(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)模型的采動煤巖體變形與卸壓瓦斯流動的氣固耦合動力學(xué)模型。(3)基于COMSOL Multiphysics多物理場耦合平臺,構(gòu)建了采動煤巖體變形與卸壓瓦斯流動的多物理場耦合模型,驗證了相似模擬試驗的結(jié)果。(4)基于COMSOL Multiphysics多物理場耦合平臺,分別進行了“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力學(xué)模型做了對比。
【學(xué)位單位】：青島理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：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，由于鉆孔抽采會持續(xù)一巖體的持續(xù)壓縮作用會重新分布，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)驗蠕變模型、損傷蠕變模型、元件蠕變模型。由于巖石蠕變元件模型可以從概分量，因而很多學(xué)者使用蠕變元件來解釋巖三種基本元件分別為虎克體、庫倫體和牛頓性，庫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）：由一個虎克體和一個牛頓學(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，01E ，表明該模型有瞬時應(yīng)變；當t 時， 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 ，表明該模型有瞬時應(yīng)變；當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。
【相似文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 游曦鳴;劉官秀;張海豐;;煤與瓦斯突出保護層開采技術(shù)研究現(xiàn)狀初探[J];山西焦煤科技;2011年07期

2 趙章;呂永國;周洋;;保護層開采技術(shù)在大采深突出礦井的應(yīng)用[J];煤礦安全;2016年11期

3 王京明;;遠程保護層開采綜合治理技術(shù)[J];能源與節(jié)能;2013年06期

4 賈天讓;江林華;姚軍朋;張子敏;;近距離保護層開采技術(shù)在平煤五礦的實踐[J];煤炭科學(xué)技術(shù);2006年12期

5 田坤云;王振江;鄭吉玉;;王行莊煤礦保護層開采相似模擬[J];煤礦安全;2013年11期

6 趙文杰;王宏圖;舒才;施峰;;傾斜俯偽斜下保護層開采保護范圍劃定相似模擬實驗研究[J];采礦技術(shù);2017年01期

7 李洪生;李樹清;譚玉林;;煤層群保護層開采研究的現(xiàn)狀與趨勢[J];礦業(yè)工程研究;2015年03期

8 楊華;;保護層開采技術(shù)在平煤股份四礦的應(yīng)用[J];水力采煤與管道運輸;2011年04期

9 陶偉;王孝有;;平煤股份四礦遠程保護層開采綜合治理技術(shù)研究[J];中州煤炭;2010年06期

10 袁東升;張子敏;;近距離保護層開采瓦斯治理技術(shù)[J];煤炭科學(xué)技術(shù);2009年11期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 仇海生;黔北礦區(qū)近距離煤層群保護層開采及保護效果檢驗技術(shù)研究[D];遼寧工程技術(shù)大學(xué);2017年

2 施峰;不同間距煤層群上保護層開采保護效果變化規(guī)律與工程應(yīng)用[D];重慶大學(xué);2018年

3 程志恒;近距離煤層群保護層開采裂隙演化及滲流特征研究[D];中國礦業(yè)大學(xué)(北京);2015年

4 袁東升;近距離保護層開采多場演化及安全巖柱研究[D];河南理工大學(xué);2010年

5 舒才;深部不同傾角煤層群上保護層開采保護范圍變化規(guī)律與工程應(yīng)用[D];重慶大學(xué);2017年

6 宋常勝;超遠距離下保護層開采卸壓裂隙演化及滲流特征研究[D];河南理工大學(xué);2012年

7 范曉剛;急傾斜下保護層開采保護范圍及影響因素研究[D];重慶大學(xué);2010年

8 惠功領(lǐng);煤礦深部近距低采高上保護層開采瓦斯災(zāi)害協(xié)同控制技術(shù)[D];中國礦業(yè)大學(xué);2011年

9 魏剛;紅菱煤礦上保護層開采防突理論及關(guān)鍵技術(shù)研究[D];遼寧工程技術(shù)大學(xué);2012年

10 邵太升;黃沙礦上保護層開采卸壓釋放作用研究[D];中國礦業(yè)大學(xué)（北京）;2011年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 程健;大灣煤礦上保護層開采防突技術(shù)研究[D];西安科技大學(xué);2017年

2 權(quán)凱;近全巖上保護層開采卸壓增透技術(shù)研究[D];中國礦業(yè)大學(xué);2018年

3 劉志強;平煤股份六礦遠距離下保護層開采卸壓增透消突效果考察及技術(shù)研究[D];華北科技學(xué)院;2018年

4 高帥帥;遠距離下保護層開采滲流規(guī)律及應(yīng)用研究[D];西安科技大學(xué);2018年

5 李磊;“三軟”煤層上保護層開采下伏煤巖瓦斯氣固耦合模型及應(yīng)用[D];青島理工大學(xué);2018年

6 張輝;“三軟”煤層上保護層開采下伏煤巖裂隙演化規(guī)律研究[D];青島理工大學(xué);2018年

7 劉征;急傾斜煤層上保護層開采保護范圍物理相似模擬實驗研究[D];重慶大學(xué);2017年

8 趙文杰;興隆煤礦下保護層開采傾向保護范圍劃定相似模擬實驗及其可靠性研究[D];重慶大學(xué);2017年

9 汪國華;近距離上保護層開采卸壓范圍及臨界層間距研究[D];河南理工大學(xué);2010年

10 石光;石泉煤礦下保護層開采及瓦斯抽采技術(shù)研究[D];遼寧工程技術(shù)大學(xué);2013年

本文編號：2877737