為了優(yōu)化瓦斯抽采系統(tǒng)的布置參數(shù),提升瓦斯抽采效果,通過對基于工作面上覆巖層位移規(guī)律的瓦斯?jié)B透運(yùn)移路徑及其富集區(qū)的空間位置進(jìn)行研究,構(gòu)建了采煤工作面覆巖沉陷的三維預(yù)計(jì)模型,分析了工作面覆巖的移動與變形規(guī)律,并引入"總應(yīng)變"概念對工作面覆巖的裂隙發(fā)育情況進(jìn)行了描述,進(jìn)而建立了"總應(yīng)變"與孔隙率、滲透率之間的關(guān)系,分析了采動滲透率在覆巖最終沉陷狀態(tài)下和工作面采動過程中的變化規(guī)律。研究結(jié)果表明:覆巖高滲透率變化區(qū)位于煤層上方59～67 m,這一區(qū)域內(nèi)瓦斯運(yùn)移最為活躍,采動條件下高濃度瓦斯會在此大量聚積,形成高位環(huán)形瓦斯富集區(qū)。建立的采煤工作面上覆巖層開采沉陷預(yù)計(jì)模型,能夠?yàn)楦咝С椴擅簩油咚固峁┲匾睦碚撝笇?dǎo)。 

【文章來源】：礦業(yè)安全與環(huán)保. 2020,47(05)北大核心

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

由礦層中某一單元點(diǎn)的開采所引起的地表沉陷示意圖

顯然，二維情形下的影響函數(shù)積分計(jì)算方法在三維情形下依然適用。采用三維情形下影響函數(shù)計(jì)算模型及其積分方法對矩形采空區(qū)的地表沉陷進(jìn)行預(yù)計(jì)。引入x Oy全局坐標(biāo)系，其原點(diǎn)位于采空區(qū)左下角，x軸位于工作面走向方向，y軸位于工作面傾向方向。矩形采空區(qū)的長度和寬度分別為L和W。全局坐標(biāo)系與局部坐標(biāo)系如圖2所示。在預(yù)計(jì)點(diǎn)(x,y)處的最終下沉值S(x,y)是三維情形下的地表下沉影響函數(shù)(見式(3))在圖2中積分區(qū)域A內(nèi)的積分值。由于拐點(diǎn)偏移距的存在，積分區(qū)域并非實(shí)際采空區(qū)的邊界而是其向內(nèi)收縮拐點(diǎn)偏移距為d后的區(qū)域。為了簡化數(shù)學(xué)模型，引入了一個局部坐標(biāo)系x"O"y"，該坐標(biāo)系的原點(diǎn)位于地表預(yù)計(jì)點(diǎn)處。因此，三維情形下地表最終下沉數(shù)學(xué)表達(dá)式為:

煤層上方40、50、60、70、80、90 m高度處覆巖總應(yīng)變等值線分布如圖3所示，不難發(fā)現(xiàn)在煤層上方100 m高度范圍內(nèi)覆巖存在高總應(yīng)變值。由圖3可知，在工作面傾向距離煤層上方40～45m的高度處，拉伸總應(yīng)變區(qū)的寬度為12.5 m，最大拉伸應(yīng)變大于0.200;壓縮總應(yīng)變區(qū)的寬度為10.0 m，略小于拉伸總應(yīng)變區(qū)的寬度，最大壓縮應(yīng)變?yōu)?0.024。距離煤層上方90～95 m的高度處，拉伸總應(yīng)變區(qū)的寬度為20.0 m，最大拉伸應(yīng)變?yōu)?.066;壓縮總應(yīng)變區(qū)的寬度為35.0 m，最大壓縮應(yīng)變?yōu)?0.010。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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本文編號：3352241