远距离下保护层开采渗流规律及应用研究
发布时间：2021-10-11 23:05
随着煤层开采向深处发展,突出矿井和突出煤层的数量不断增加,且煤层多呈低渗透性、高瓦斯压力和高地应力等特性,增加了开采难度,降低了瓦斯抽采率,对保护层开采技术等防突措施提出了更高的要求。本文综合采用理论分析、物理相似模拟和数值模拟等研究手段,针对远距离下保护层开采过程中,被保护层卸压瓦斯渗流规律进行了系统的研究,得到被保护层的卸压效应和影响范围,从而应用于现场实际。在远距离下保护层开采过程中,被保护层主应力值、煤层变形量和渗透率等参数均发生了规律性变化:被保护层卸压区内任一位置应力都经历了原岩应力、应力增高、应力降低、应力恢复和恢复稳定5个阶段的变化过程,总体上最大主应力呈“W”形分布;其煤层经历了原始形变、压缩变形、膨胀变形、变形恢复和恢复稳定的变化过程,总体上变形率呈“M”形;其渗透性也经历了初始渗流、增压减流、卸压增流、恢复减流和渗透稳定的5个阶段变化过程,总体上该变化曲线呈“马鞍”形。说明远距离下保护层工作面开采过程中,被保护煤层卸压区内存在“O”形圈。可见,被保护层卸压瓦斯的抽采,需要考虑保护层开采对被保护层卸压增透规律的影响及二者之间的时空关系。基于下保护层开采卸压瓦斯渗流规...
【文章来源】：西安科技大学陕西省
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
技术路线图
松比；（2）劈裂实验。测定不同煤岩的单轴抗拉强度；（3）单轴抗剪实验。测定不同煤岩的单轴抗剪强度，并计算确定煤岩粘聚力、内摩擦角。3.2.2 岩样采集与试件加工（1）按照我国岩石力学性质实验规程，对岩样按不同实验要求尺寸进行了加工，其中：1）单轴抗压实验岩样尺寸为：Φ×H =50mm×100mm；2）劈裂实验岩样尺寸：Φ×H =50mm×25mm；3）单轴抗剪实验岩样尺寸：Φ×H =50mm×50mm。（2）煤岩样采集与试件加工对保护层和被保护层煤岩体采样加工，共制样 70 个：被保护层样品 12 个，顶板样品 11 个，底板样品 12 个；保护层样品 12 个，顶板样品 11 个，底板样品 12 个。实验的部分岩样采样及加工如图 3.1。相关样品实验均在西安科技大学教育部重点实验室完成。
图 3.2 岩石抗压实验（2）岩石劈裂实验目前，我国常用的岩石抗拉强度的测定方法是单轴劈裂实验。劈裂实验的加载设WE—10 型万能材料实验机，具体实验过程如图 3.3 所示。图 3.3 岩石劈裂实验（3）岩石单轴抗剪实验通过加载设备在不同角度下剪切煤岩样，得到正应力σ，剪应力τ、摩擦角φ，粘聚参数。具体实验过程如图 3.4 所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]2017年上半年煤炭产业报告[J]. 李帅. 能源. 2017(09)
[2]远距离下保护层开采上覆煤岩层采动应力场数值模拟研究[J]. 杨贺,邱黎明,汪皓,张子阳,赵聪. 工矿自动化. 2017(06)
[3]下保护层开采上覆煤岩位移传导效应特征研究[J]. 田富超. 煤矿安全. 2016(12)
[4]不同保护层开采模式卸压增透差异性研究[J]. 邱治强,高明忠,汪文勇,刘珂宏. 矿业研究与开发. 2016(04)
[5]保护层开采卸压增透效应及其定量表征方法研究[J]. 李圣伟,高明忠,谢晶,谭强,邱治强. 四川大学学报(工程科学版). 2016(S1)
[6]基于UDEC数值模拟的滑动型地裂缝发育规律[J]. 刘辉,刘小阳,邓喀中,雷少刚,卞正富. 煤炭学报. 2016(03)
[7]深部低透气性首采层煤与瓦斯气固耦合模型[J]. 刘清泉,程远平,李伟,金侃,何涛,赵伟. 岩石力学与工程学报. 2015(S1)
[8]抽采瓦斯过程中煤层瓦斯压力演化规律的物理模拟试验研究[J]. 彭守建,张超林,梁永庆,许江,刘东. 煤炭学报. 2015(03)
[9]基于Klinkenberg效应影响的煤体瓦斯渗流规律及其渗透率计算方法[J]. 王登科,魏建平,付启超,刘勇. 煤炭学报. 2014(10)
[10]气体压力加卸载过程中无烟煤变形及渗透特性的试验研究[J]. 袁梅,许江,李波波,曹偈,张敏,陈钰婷. 岩石力学与工程学报. 2014(10)
博士论文
[1]采动影响下损伤破裂煤岩体渗透性演化规律研究[D]. 薛熠.中国矿业大学 2017
[2]近距离低渗煤层群多重采动影响下煤岩破断与瓦斯流动规律及抽采研究[D]. 齐消寒.重庆大学 2016
[3]基于地震信息的煤与瓦斯突出预测与评价方法研究[D]. 崔大尉.中国矿业大学 2015
[4]采动影响下煤岩力学特性及瓦斯运移规律研究[D]. 李文璞.重庆大学 2014
[5]孔隙裂隙双重介质逾渗理论及应用研究[D]. 吕兆兴.太原理工大学 2008
[6]多孔及变形介质中混溶及非混溶驱动问题的数值方法[D]. 李志涛.山东大学 2007
[7]煤层气与煤层耦合运动理论及其应用的研究[D]. 吴世跃.东北大学 2006
硕士论文
[1]采动应力扰动下渗透性分区特征及对瓦斯流动的影响[D]. 徐文建.中国矿业大学 2016
[2]非饱和土双重有效应力的研究[D]. 姜小雷.上海工程技术大学 2016
[3]下保护层开采采动裂隙分布与卸压瓦斯抽采研究[D]. 夏腾飞.安徽理工大学 2014
[4]下保护层开采覆岩裂隙演化及卸压程度研究[D]. 焦振华.河南理工大学 2014
[5]多煤层下保护层开采保护范围的研究[D]. 江记记.重庆大学 2012
[6]缓倾斜多煤层下保护层开采的卸压瓦斯抽采设计研究[D]. 黄振华.重庆大学 2011
[7]不同煤粉粒径条件下煤与瓦斯突出模拟实验研究[D]. 吴鑫.重庆大学 2010
[8]底抽巷上向穿层钻孔抽放远程卸压瓦斯技术研究[D]. 汪有清.安徽理工大学 2006
[9]下保护层开采卸压范围及卸压程度的研究[D]. 李明好.安徽理工大学 2005
本文编号：3431412
【文章来源】：西安科技大学陕西省
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
技术路线图
松比；（2）劈裂实验。测定不同煤岩的单轴抗拉强度；（3）单轴抗剪实验。测定不同煤岩的单轴抗剪强度，并计算确定煤岩粘聚力、内摩擦角。3.2.2 岩样采集与试件加工（1）按照我国岩石力学性质实验规程，对岩样按不同实验要求尺寸进行了加工，其中：1）单轴抗压实验岩样尺寸为：Φ×H =50mm×100mm；2）劈裂实验岩样尺寸：Φ×H =50mm×25mm；3）单轴抗剪实验岩样尺寸：Φ×H =50mm×50mm。（2）煤岩样采集与试件加工对保护层和被保护层煤岩体采样加工，共制样 70 个：被保护层样品 12 个，顶板样品 11 个，底板样品 12 个；保护层样品 12 个，顶板样品 11 个，底板样品 12 个。实验的部分岩样采样及加工如图 3.1。相关样品实验均在西安科技大学教育部重点实验室完成。
图 3.2 岩石抗压实验（2）岩石劈裂实验目前，我国常用的岩石抗拉强度的测定方法是单轴劈裂实验。劈裂实验的加载设WE—10 型万能材料实验机，具体实验过程如图 3.3 所示。图 3.3 岩石劈裂实验（3）岩石单轴抗剪实验通过加载设备在不同角度下剪切煤岩样，得到正应力σ，剪应力τ、摩擦角φ，粘聚参数。具体实验过程如图 3.4 所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]2017年上半年煤炭产业报告[J]. 李帅. 能源. 2017(09)
[2]远距离下保护层开采上覆煤岩层采动应力场数值模拟研究[J]. 杨贺,邱黎明,汪皓,张子阳,赵聪. 工矿自动化. 2017(06)
[3]下保护层开采上覆煤岩位移传导效应特征研究[J]. 田富超. 煤矿安全. 2016(12)
[4]不同保护层开采模式卸压增透差异性研究[J]. 邱治强,高明忠,汪文勇,刘珂宏. 矿业研究与开发. 2016(04)
[5]保护层开采卸压增透效应及其定量表征方法研究[J]. 李圣伟,高明忠,谢晶,谭强,邱治强. 四川大学学报(工程科学版). 2016(S1)
[6]基于UDEC数值模拟的滑动型地裂缝发育规律[J]. 刘辉,刘小阳,邓喀中,雷少刚,卞正富. 煤炭学报. 2016(03)
[7]深部低透气性首采层煤与瓦斯气固耦合模型[J]. 刘清泉,程远平,李伟,金侃,何涛,赵伟. 岩石力学与工程学报. 2015(S1)
[8]抽采瓦斯过程中煤层瓦斯压力演化规律的物理模拟试验研究[J]. 彭守建,张超林,梁永庆,许江,刘东. 煤炭学报. 2015(03)
[9]基于Klinkenberg效应影响的煤体瓦斯渗流规律及其渗透率计算方法[J]. 王登科,魏建平,付启超,刘勇. 煤炭学报. 2014(10)
[10]气体压力加卸载过程中无烟煤变形及渗透特性的试验研究[J]. 袁梅,许江,李波波,曹偈,张敏,陈钰婷. 岩石力学与工程学报. 2014(10)
博士论文
[1]采动影响下损伤破裂煤岩体渗透性演化规律研究[D]. 薛熠.中国矿业大学 2017
[2]近距离低渗煤层群多重采动影响下煤岩破断与瓦斯流动规律及抽采研究[D]. 齐消寒.重庆大学 2016
[3]基于地震信息的煤与瓦斯突出预测与评价方法研究[D]. 崔大尉.中国矿业大学 2015
[4]采动影响下煤岩力学特性及瓦斯运移规律研究[D]. 李文璞.重庆大学 2014
[5]孔隙裂隙双重介质逾渗理论及应用研究[D]. 吕兆兴.太原理工大学 2008
[6]多孔及变形介质中混溶及非混溶驱动问题的数值方法[D]. 李志涛.山东大学 2007
[7]煤层气与煤层耦合运动理论及其应用的研究[D]. 吴世跃.东北大学 2006
硕士论文
[1]采动应力扰动下渗透性分区特征及对瓦斯流动的影响[D]. 徐文建.中国矿业大学 2016
[2]非饱和土双重有效应力的研究[D]. 姜小雷.上海工程技术大学 2016
[3]下保护层开采采动裂隙分布与卸压瓦斯抽采研究[D]. 夏腾飞.安徽理工大学 2014
[4]下保护层开采覆岩裂隙演化及卸压程度研究[D]. 焦振华.河南理工大学 2014
[5]多煤层下保护层开采保护范围的研究[D]. 江记记.重庆大学 2012
[6]缓倾斜多煤层下保护层开采的卸压瓦斯抽采设计研究[D]. 黄振华.重庆大学 2011
[7]不同煤粉粒径条件下煤与瓦斯突出模拟实验研究[D]. 吴鑫.重庆大学 2010
[8]底抽巷上向穿层钻孔抽放远程卸压瓦斯技术研究[D]. 汪有清.安徽理工大学 2006
[9]下保护层开采卸压范围及卸压程度的研究[D]. 李明好.安徽理工大学 2005
本文编号：3431412
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