超远距离下保护层开采卸压裂隙演化及渗流特征研究

发布时间：2024-05-19 08:01

　　从采矿的角度认识瓦斯问题，基于关键层理论将采矿过程中的应力场、裂隙场和瓦斯场规律相结合，实现“煤与瓦斯共采”是采矿学科研究的热点。本文针对高瓦斯、低渗透性煤层群的赋存条件，综合运用理论分析、相似模拟、数值模拟试验和现场实测等研究手段，系统研究了下保护层开采充分卸压高度、不同应力状态煤岩渗透特性、超远距离上被保护层采动应力、裂隙演化和瓦斯渗流的规律，提出了超远距离下保护层开采卸压保护范围参数等，并在现场进行了卸压效果检验。该研究成果丰富了下保护层开采理论，为平顶山矿区及相似地质条件下的超远距离下保护层开采保护范围确定和卸压瓦斯抽采提供了理论依据。本论文的主要研究成果有： ⑴以膨胀变形超过3‰作为煤层充分卸压临界值，理论分析并得到下保护层开采最大充分卸压高度的计算方法，以及关键层位置与煤层采高分别是影响下保护层开采最大膨胀变形和卸压角最主要因素的结论。 ⑵含瓦斯煤样的渗透率试验表明，煤样渗透率与破裂过程关系密切却滞后于破裂过程。模拟静水压力小于20MPa的下保护层开采等条件，当垂直应力达到30MPa左右时卸载，煤样渗透率最大只提高36%，研究表明煤层卸压与裂隙演化是影响瓦斯流动的重要因素。...

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【学位级别】：博士

【部分图文】：

图1-2中国煤层瓦斯含量与煤矿瓦斯区划[2]

河南理工大学博士学位论文洁、高效的能源。煤层气的发热量可达33.5~36.8MJ/m3，每方相当于热量。据煤层气资源评价，中国埋深2000m以浅煤层气地质资源量主要分布在华北和西北地区，中国煤层瓦斯含量与煤矿瓦斯区划见重点煤矿的统计，吨煤瓦斯含量平均为8m3左右，推算....

图1-6按瓦斯卸压运移与抽采划分的“三带”Fig.1-6“Threezones”dividedbygasstressrelief,migrationandextraction

图1-6按瓦斯卸压运移与抽采划分的“三带”g.1-6“Threezones”dividedbygasstressrelief,migrationandextrac隙演化的模拟和观测是覆岩破坏理论的基础，保护层开采覆岩运动过程非常复杂的时空关系，就必须从改进....

图1-7技术路线

16图1-7技术路线Fig.1-7Flowchartofresearch

图2-1共3层硬岩层时关键层判别流程图

kk1ll+<(k=1,2,…,n-1)（2-8）2)若第k层硬岩层破断距lk大于其上方第k+1层硬岩层破断距,则将第k+1层硬岩承受的载荷加到第k层硬岩层上，重新计算第k层硬岩层的破断距。若重新计算的第层硬岩层的破断距小于第k+1层硬岩层....

本文编号：3977830