厚煤层采动裂隙场演化分布及卸压瓦斯运移规律研究

发布时间：2020-12-30 15:25

　　由于我国矿井地质条件的复杂多变性,致使多数矿井卸压瓦斯抽采效果不甚理想,而上覆岩层采动裂隙场演化分布规律与卸压瓦斯运移规律的研究是煤与瓦斯共采研究的关键所在,对提高卸压瓦斯的抽采效果有重要的意义。本文以天池煤矿厚煤层为研究背景,通过理论推导、物理相似模拟及数值模拟等方面的分析,研究厚煤层采动裂隙场演化分布规律及其内部卸压瓦斯的运移富集规律,并将研究结果应用到现场,初步取得如下研究成果:(1)根据天池煤矿厚煤层工作面生产地质条件,搭建二维物理相似模拟试验台,研究了厚煤层开采条件下上覆岩层变形破坏规律,并通过对采动裂隙分布区域的划分,采用分形理论对采动裂隙进行定量分析,得到了厚煤层采动裂隙的演化规律。(2)根据物理相似模拟中采动裂隙场演化平衡状态下的分布特征,采用UDEC二维离散元数值模拟软件对不同煤层采高条件下采动覆岩应力、位移及裂隙分布规律展开研究,得到了不同煤层采高条件下厚煤层采动裂隙场的卸压区范围、位移最大区范围及采动裂隙的分布规律。(3)根据厚煤层采动裂隙的分布特征,借助流体力学中相关运动方程理论建立了采动裂隙场卸压瓦斯流动模型,采用COMSOL Multiphysics多物理场... 

【文章来源】：西安科技大学陕西省

【文章页数】：60 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 选题背景及研究意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 采动裂隙场演化分布规律研究现状
        1.2.2 采动裂隙场卸压瓦斯运移规律研究现状
        1.2.3 存在问题
    1.3 研究内容
    1.4 研究方法及技术路线图
2 厚煤层采动覆岩“三带”理论及裂隙场演化规律物理相似模拟
    2.1 采动覆岩“三带”分布理论
        2.1.1 采动覆岩“三带”概述
        2.1.2 采动覆岩“三带”范围影响因素
    2.2 物理相似模型设计
        2.2.1 工作面地质条件概况
        2.2.2 模型相似参数的确定
        2.2.3 模型的搭建
    2.3 物理相似模拟实验现象
        2.3.1 实验过程分析
        2.3.2 覆岩位移变化特征
    2.4 厚煤层采动裂隙场演化规律分析
        2.4.1 采动裂隙分布区域划分
        2.4.2 采动裂隙的分形特征
    2.5 本章小结
3 厚煤层采动裂隙场分布规律数值模拟
    3.1 数值软件的选取
    3.2 数值模型的建立
        3.2.1 基本参数
        3.2.2 边界条件
        3.2.3 模拟方案
    3.3 数值模拟结果分析
        3.3.1 不同煤层采高条件下采动裂隙场的应力分布特征
        3.3.2 不同煤层采高条件下采动裂隙场的位移分布特征
        3.3.3 不同煤层采高条件下采动裂隙场的裂隙分布特征
    3.4 本章小结
4 厚煤层采动裂隙场卸压瓦斯运移规律数值模拟
    4.1 数值软件简介
    4.2 采动裂隙场瓦斯涌出量预测
    4.3 采动裂隙场卸压瓦斯流动数学模型
    4.4 数值模型的建立
        4.4.1 模型主要参数
        4.4.2 模型导入及网格划分
    4.5 数值模拟结果分析
    4.6 本章小结
5 厚煤层卸压瓦斯抽采工程应用
    5.1 卸压瓦斯抽采方式的选择
    5.2 卸压瓦斯抽采参数的确定
    5.3 工程应用效果检验
        5.3.1 高抽巷瓦斯抽采效果分析
        5.3.2 工作面瓦斯治理效果分析
    5.4 本章小结
6 结论及展望
    6.1 主要结论
    6.2 研究展望
致谢
参考文献
附录


【参考文献】：
期刊论文
[1]煤与瓦斯共采三维大尺度物理模拟实验系统的研制与应用[J]. 李树刚,魏宗勇,林海飞,赵鹏翔,肖鹏,郝昱宇.  煤炭学报. 2019(01)
[2]采动覆岩活动规律的“空-地”监测技术[J]. 张炜,张伟胜,张东升,胡文敏,孙毓言,唐佳佳.  中国矿业大学学报. 2018(06)
[3]基于动网格技术的综掘工作面瓦斯分布规律研究[J]. 刘彦青,张浪,李阳,姜黎明.  煤炭科学技术. 2018(10)
[4]综采工作面推进速度对瓦斯运移优势通道演化的影响[J]. 赵鹏翔,卓日升,李树刚,林海飞,刘超,双海清.  煤炭科学技术. 2018(07)
[5]采动应力集中壳和卸压体空间形态演化及瓦斯运移规律研究[J]. 洛锋,曹树刚,李国栋,李勇.  采矿与安全工程学报. 2018(01)
[6]我国煤矿覆岩采动裂隙带卸压瓦斯抽采技术研究进展[J]. 林海飞,李树刚,赵鹏翔,肖鹏,潘红宇,刘超.  煤炭科学技术. 2018(01)
[7]煤层采高对采动覆岩瓦斯卸压运移“三带”范围的影响[J]. 吴仁伦,王继林,折志龙,程辉.  采矿与安全工程学报. 2017(06)
[8]卸压区不同钻孔长度抽采条件下瓦斯运移特性试验[J]. 许江,苏小鹏,彭守建,刘义鑫,冯丹,刘龙荣.  岩土力学. 2018(01)
[9]含断层覆岩采动裂隙演化规律[J]. 贺征勋,刘勇,康向涛,刘昌祥,何松霖,钟德洋.  煤矿安全. 2017(08)
[10]高位硬厚岩层下采动裂隙和支承应力演化特征及其对瓦斯运移的影响[J]. 蒋金泉,王普,郑朋强,武泉林.  采矿与安全工程学报. 2017(04)

博士论文
[1]综放开采覆岩裂隙演化与卸压瓦斯运移规律及工程应用[D]. 林海飞.西安科技大学 2009

硕士论文
[1]多煤层赋存条件下采场覆岩“竖三带”分布规律研究与应用[D]. 杜旭.煤炭科学研究总院 2018
[2]上邻近层卸压范围及瓦斯流动规律的应用研究[D]. 吉振光.太原理工大学 2011



本文编号：2947873