倾斜特厚煤层采空区孔隙率分布规律研究

发布时间：2021-01-30 03:02

　　为了研究倾斜特厚煤层综放开采采空区孔隙率分布规律,确定采空区高位钻孔位置,有效治理采空区瓦斯灾害,以硫磺沟煤矿9-15（06）工作面为例,采用UDEC数值模拟软件研究采空区覆岩垮落和裂隙演化规律,根据采空区覆岩下沉量,计算得到采空区孔隙率三维分布规律。研究结果表明:倾斜特厚煤层采空区覆岩位移云图在垂直方向呈3段分布,以距离工作面底板23 m和80 m为分界线,位移矢量密度显著降低,冒落带高度为23 m,与经验公式25 m基本一致,大于薄、中厚和厚煤层;受倾角影响,垮落矸石滑移、充填采空区下端,覆岩下沉量呈非对称椭圆形,中上部下沉量最大;冒落带孔隙率在上、下隅角处最大,中上部最小,随着覆岩高度增加,采空区边缘处和深部孔隙率差值逐渐减小。研究结果为倾斜特厚煤层采空区瓦斯抽采高位钻孔的布置提供了理论基础。 

【文章来源】：中国安全生产科学技术. 2020,16(08)北大核心

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

数值模拟模型示意

表2 节理力学参数Table 2 Joint mechanical parameters 岩石名称 法向刚度/GPa 切向刚度/GPa 黏聚力/MPa 内摩擦角/(°) 泥岩 6.5 7.0 0 15 粉砂岩 7.5 7.2 1.5 20 细砂岩 8.5 8.0 1.5 30 中砂岩 8.5 8.2 1.6 30 粗砂岩 8 8 1.5 35 4-5煤 5.5 5.5 0 20 7煤 5.5 5.5 0 20 9-15煤 5.5 5.5 0 202.2 采空区覆岩“三带”划分

式中:h为煤层厚度,m;Δ为因丢煤引起的充填厚度,Δ=h×(1-c)×km,m;kp为岩石的碎胀系数;c为总采出率;km为冒落带顶煤碎胀系数。硫磺沟9-15(06)工作面厚度为9 m,冒落带顶煤碎胀系数为1.1,岩石碎胀系数为1.3,总采出率为85%,计算得到冒落带高度25 m,与通过UDEC数值模拟的23 m基本一致。结合前人研究结果,特厚煤层冒落带高度大于薄煤层(厚度≤1.3 m)、中厚煤层(1.3 m<厚度≤3.5 m)和厚煤层(3.5 m<厚度≤8 m)[14-15]。

【参考文献】：
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博士论文
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本文编号：3008110