上保护层开采煤岩变形规律研究及保护效果考察

发布时间：2017-11-17 14:05

  本文关键词：上保护层开采煤岩变形规律研究及保护效果考察

  更多相关文章： FLAC~(3D)数值模拟 移动变形 保护层开采 卸压瓦斯抽采 效果检验

【摘要】：保护层开采技术是最有效、最安全和最经济的防治煤与瓦斯突出的措施。首采煤层工作面开采之后,采空区顶(底)板邻近煤岩层发生破坏、移动和变形,引起顶(底)板煤岩体应力场与裂隙场的重新分布。使得顶(底)板邻近煤岩层在特定的空间和时间内存在一定范围的卸压区,且卸压区内煤层膨胀、裂隙发育、透气性系数呈数百倍以上的增加,煤层吸附瓦斯大量解吸,这为邻近煤层的卸压瓦斯抽采提供了有利条件。本文以船景煤矿一采区东翼地质条件为背景,通过理论研究、数值模拟和现场试验考察等手段,系统地研究了在被保护层瓦斯压力较高的情况下,近距离上保护层开采后下伏煤岩体的卸压特征、位移变形及煤层瓦斯运移规律。利用FLAC~(3D)软件模拟上保护层开采,其下伏岩体的卸压变形规律如下:随着工作面向前推进,采空区底板同一深度不同观测点应力值逐渐减小,卸压程度逐渐加大,移动变形量也同时增大。沿采空区垂深方向,随着底板岩层层间距的增大,卸压程度逐渐减弱,煤岩体移动变形量逐渐减小,有效卸压范围也慢慢减小。采空区两端下方煤岩体都处于支撑应力区,支撑应力的集中系数随层间距的加大逐渐减小,而支撑应力的影响范围逐渐扩大。随着工作面的进一步向前推进,采空区后方顶板垮落压实,底板出现应力恢复现象,位移量逐渐减小,煤岩体透气性逐渐减弱。根据采场下伏煤岩体的裂隙分带特征,将采空区底板划分为底鼓裂隙带和底鼓变形带,不同带内煤岩体具有不同的裂隙发育特征、瓦斯流动及赋存规律。在保护层开采过程中,根据下伏煤岩体裂隙发育特征及瓦斯赋存规律,对船景煤矿试验工作面采取“保护层开采+卸压瓦斯抽采”的区域防突措施。通过对船景煤矿上保护层现场实验,采用残余瓦斯压力法、残余瓦斯含量法对被保护层卸压瓦斯抽采效果及卸压范围进行了考察,结果显示:被保护层充分卸压区域其残余瓦斯压力为0.26MPa,残余瓦斯含量平均为4.35m3/t,被保护层待掘巷道外侧15m范围内,残余瓦斯压力最大为0.28MPa,残余瓦斯含量最大为6.1m3/t。卸压区域最大相对膨胀变形率为5.03‰,透气性系数增大755倍。工作面残余瓦斯压力及残余瓦斯含量值均小于《防治煤与瓦斯突出规定》中的相关要求,区域防突措施有效。
【学位授予单位】：中国矿业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TD712.6

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本文编号：1196256