采动影响下工作面覆岩渗透率变化研究
发布时间：2021-08-19 22:14
为了优化瓦斯抽采系统的布置参数,提升瓦斯抽采效果,通过对基于工作面上覆岩层位移规律的瓦斯渗透运移路径及其富集区的空间位置进行研究,构建了采煤工作面覆岩沉陷的三维预计模型,分析了工作面覆岩的移动与变形规律,并引入"总应变"概念对工作面覆岩的裂隙发育情况进行了描述,进而建立了"总应变"与孔隙率、渗透率之间的关系,分析了采动渗透率在覆岩最终沉陷状态下和工作面采动过程中的变化规律。研究结果表明:覆岩高渗透率变化区位于煤层上方59～67 m,这一区域内瓦斯运移最为活跃,采动条件下高浓度瓦斯会在此大量聚积,形成高位环形瓦斯富集区。建立的采煤工作面上覆岩层开采沉陷预计模型,能够为高效抽采煤层瓦斯提供重要的理论指导。
【文章来源】：矿业安全与环保. 2020,47(05)北大核心
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
由矿层中某一单元点的开采所引起的地表沉陷示意图
显然，二维情形下的影响函数积分计算方法在三维情形下依然适用。采用三维情形下影响函数计算模型及其积分方法对矩形采空区的地表沉陷进行预计。引入x Oy全局坐标系，其原点位于采空区左下角，x轴位于工作面走向方向，y轴位于工作面倾向方向。矩形采空区的长度和宽度分别为L和W。全局坐标系与局部坐标系如图2所示。在预计点(x,y)处的最终下沉值S(x,y)是三维情形下的地表下沉影响函数(见式(3))在图2中积分区域A内的积分值。由于拐点偏移距的存在，积分区域并非实际采空区的边界而是其向内收缩拐点偏移距为d后的区域。为了简化数学模型，引入了一个局部坐标系x"O"y"，该坐标系的原点位于地表预计点处。因此，三维情形下地表最终下沉数学表达式为:
煤层上方40、50、60、70、80、90 m高度处覆岩总应变等值线分布如图3所示，不难发现在煤层上方100 m高度范围内覆岩存在高总应变值。由图3可知，在工作面倾向距离煤层上方40～45m的高度处，拉伸总应变区的宽度为12.5 m，最大拉伸应变大于0.200;压缩总应变区的宽度为10.0 m，略小于拉伸总应变区的宽度，最大压缩应变为-0.024。距离煤层上方90～95 m的高度处，拉伸总应变区的宽度为20.0 m，最大拉伸应变为0.066;压缩总应变区的宽度为35.0 m，最大压缩应变为-0.010。
【参考文献】：
期刊论文
[1]下伏被保护层双重采动影响下覆岩瓦斯富集规律[J]. 周银波,黄继磊,王思琪,赵周,许静心,陈亮. 工矿自动化. 2020(04)
[2]矿山开采沉陷理论发展历程综述[J]. 姜岳,R.MISA,李鹏宇,袁鑫,A.Sroka,姜岩. 金属矿山. 2019(10)
[3]缓倾斜厚煤层瓦斯渗流非线性模型及抽采钻孔优化设计[J]. 黄学满. 矿业安全与环保. 2018(06)
[4]晋华宫矿多煤层开采围岩运动规律模拟与试验研究[J]. 苏涛,梁冰,李刚,汪北方,牟铁超,张涛. 矿业安全与环保. 2018(02)
[5]基于岩层移动计算的工作面覆岩体渗透率变化研究[J]. 陆卫东,程健维. 采矿与安全工程学报. 2018(01)
[6]基于影响函数法的厚硬关键层条件下覆岩移动预测模型[J]. 周建斌,韩娟,李思远,程健维. 能源技术与管理. 2017(05)
[7]地形影响下的开采沉陷影响函数法优化[J]. 蔡音飞,VERDEL Thierry,OLIVIER Deck,李晓静. 煤炭学报. 2016(01)
[8]松软低透气性煤层井下水力压裂工艺技术研究[J]. 李磊,李中军,武文宾. 矿业安全与环保. 2015(06)
[9]承载围岩渗透率演化模型及数值分析[J]. 于永江,张春会,赵全胜,王来贵. 煤炭学报. 2014(05)
[10]矿山开采沉陷预测发展现状综述[J]. 朱广轶,赵锋. 科技资讯. 2012(30)
博士论文
[1]单一高瓦斯厚煤层下保护层开采卸压特性及瓦斯运移规律研究[D]. 马建宏.河南理工大学 2016
[2]急倾斜近距离下保护层开采岩层移动及卸压瓦斯抽采研究[D]. 彭信山.河南理工大学 2015
本文编号：3352241
【文章来源】：矿业安全与环保. 2020,47(05)北大核心
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
由矿层中某一单元点的开采所引起的地表沉陷示意图
显然，二维情形下的影响函数积分计算方法在三维情形下依然适用。采用三维情形下影响函数计算模型及其积分方法对矩形采空区的地表沉陷进行预计。引入x Oy全局坐标系，其原点位于采空区左下角，x轴位于工作面走向方向，y轴位于工作面倾向方向。矩形采空区的长度和宽度分别为L和W。全局坐标系与局部坐标系如图2所示。在预计点(x,y)处的最终下沉值S(x,y)是三维情形下的地表下沉影响函数(见式(3))在图2中积分区域A内的积分值。由于拐点偏移距的存在，积分区域并非实际采空区的边界而是其向内收缩拐点偏移距为d后的区域。为了简化数学模型，引入了一个局部坐标系x"O"y"，该坐标系的原点位于地表预计点处。因此，三维情形下地表最终下沉数学表达式为:
煤层上方40、50、60、70、80、90 m高度处覆岩总应变等值线分布如图3所示，不难发现在煤层上方100 m高度范围内覆岩存在高总应变值。由图3可知，在工作面倾向距离煤层上方40～45m的高度处，拉伸总应变区的宽度为12.5 m，最大拉伸应变大于0.200;压缩总应变区的宽度为10.0 m，略小于拉伸总应变区的宽度，最大压缩应变为-0.024。距离煤层上方90～95 m的高度处，拉伸总应变区的宽度为20.0 m，最大拉伸应变为0.066;压缩总应变区的宽度为35.0 m，最大压缩应变为-0.010。
【参考文献】：
期刊论文
[1]下伏被保护层双重采动影响下覆岩瓦斯富集规律[J]. 周银波,黄继磊,王思琪,赵周,许静心,陈亮. 工矿自动化. 2020(04)
[2]矿山开采沉陷理论发展历程综述[J]. 姜岳,R.MISA,李鹏宇,袁鑫,A.Sroka,姜岩. 金属矿山. 2019(10)
[3]缓倾斜厚煤层瓦斯渗流非线性模型及抽采钻孔优化设计[J]. 黄学满. 矿业安全与环保. 2018(06)
[4]晋华宫矿多煤层开采围岩运动规律模拟与试验研究[J]. 苏涛,梁冰,李刚,汪北方,牟铁超,张涛. 矿业安全与环保. 2018(02)
[5]基于岩层移动计算的工作面覆岩体渗透率变化研究[J]. 陆卫东,程健维. 采矿与安全工程学报. 2018(01)
[6]基于影响函数法的厚硬关键层条件下覆岩移动预测模型[J]. 周建斌,韩娟,李思远,程健维. 能源技术与管理. 2017(05)
[7]地形影响下的开采沉陷影响函数法优化[J]. 蔡音飞,VERDEL Thierry,OLIVIER Deck,李晓静. 煤炭学报. 2016(01)
[8]松软低透气性煤层井下水力压裂工艺技术研究[J]. 李磊,李中军,武文宾. 矿业安全与环保. 2015(06)
[9]承载围岩渗透率演化模型及数值分析[J]. 于永江,张春会,赵全胜,王来贵. 煤炭学报. 2014(05)
[10]矿山开采沉陷预测发展现状综述[J]. 朱广轶,赵锋. 科技资讯. 2012(30)
博士论文
[1]单一高瓦斯厚煤层下保护层开采卸压特性及瓦斯运移规律研究[D]. 马建宏.河南理工大学 2016
[2]急倾斜近距离下保护层开采岩层移动及卸压瓦斯抽采研究[D]. 彭信山.河南理工大学 2015
本文编号：3352241
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