上覆巖層裂隙區(qū)域是瓦斯運移儲集通道,為準確得到大采高綜采條件下裂隙演化特征,以山西天池煤礦202工作面為原型搭建了三維物理相似模擬模型,采用聲發(fā)射監(jiān)測系統(tǒng)、三維模型剖切等方法得到覆巖裂隙發(fā)育過程及裂隙分布特征。結(jié)果表明,202工作面基本頂初次垮落步距為36 m,周期來壓步距為16～27 m,周期來壓平均步距18 m;采用物理模型剖切的方式得到采動覆巖裂隙高度及三維分布形態(tài),垮落帶高度15 m,是采高2.9倍,裂隙帶高度64 m,是采高12.5倍;覆巖垮落裂隙三維形態(tài)為"橢拋體"。在煤層傾向及走向上,覆巖整體下沉趨勢為"凹"型,距離煤層底板10 m處上覆巖層下沉量最大為3.5 m,越往上下沉量越小,巖層下沉呈梯形分布;在走向及傾向方向裂隙密度均呈現(xiàn)"雙駝峰"狀,傾向裂隙區(qū)位于工作面0～30 m與90～120 m范圍內(nèi),走向裂隙區(qū)位于切眼側(cè)0～30 m與停采線側(cè)160～200 m范圍內(nèi),裂隙區(qū)裂隙密度達5條/m,中部壓實區(qū)裂隙密度在1～2條/m之間,回風巷側(cè)裂隙區(qū)為高位巷布置最佳區(qū)域,能夠有效提高瓦斯抽采效率,對工作面及采空區(qū)瓦斯治理具有重要意義。 

【文章來源】：西安科技大學學報. 2020,40(04)北大核心

【文章頁數(shù)】：10 頁

【部分圖文】：

202工作面綜合地質(zhì)柱狀圖

實驗采用西安科技大學西部煤礦開采及災害防治教育部重點實驗室小型三維物理相似模擬實驗平臺(圖2)。該平臺以三維物理相似模型箱體為主體,實現(xiàn)井工煤礦工作面開采過程中礦壓分布規(guī)律、裂隙演化特性、瓦斯運移機理的一體同步研究。采用模塊化設(shè)計,主要由三維實驗臺箱體、煤層開采系統(tǒng)、通風系統(tǒng)、瓦斯注入系統(tǒng)、瓦斯抽采系統(tǒng)以及測試系統(tǒng)(應力測試、氣體濃度測試和聲發(fā)射測試)等組成,可實現(xiàn)工作面開采、礦井通風、瓦斯涌出與瓦斯抽采等功能的模擬(圖3)。三維實驗臺箱體尺寸為1 200 mm×700 mm×800 mm(長×寬×高),四周所有接縫處利用密封膠墊加螺栓密封。煤層開采采用下降條鋼的方式,即實驗開始前由2個螺柱頂起條鋼兩端,與螺柱配合的螺母焊接在箱體的底板上,開采時采用雙聯(lián)搖桿同時降下條鋼模擬煤層開采,平臺能夠?qū)r層破斷能量數(shù)據(jù)、瓦斯數(shù)據(jù)、應力數(shù)據(jù)實現(xiàn)實時采集。圖3 三維物理相似模擬實驗平臺構(gòu)成

三維物理相似模擬實驗平臺構(gòu)成

【參考文獻】：
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博士論文
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本文編號：3263937