煤矿采空区岩体渗透性计算模型及其数值模拟分析

发布时间：2017-10-21 20:28

  本文关键词：煤矿采空区岩体渗透性计算模型及其数值模拟分析

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【摘要】：煤矿采空区岩体渗透性是煤矿采空区煤层气抽采设计的基本参数。从煤矿采空区岩体变形-破坏特征分析入手,通过理论分析研究了岩体渗透性与应力之间的耦合关系和模型,揭示了采空区岩体应力-应变和渗透性分布规律。研究结果表明:不同岩性岩石的渗透性在全应力-应变过程中为应变的函数,采空区岩体渗透性决定于岩体破坏程度和断裂的张开度,基于采空区岩体应力-应变导致断裂开度变化,推导了采空区岩体渗透系数与应力之间的三维关系与模型;应用FLAC~(3D)计算软件,对采空区岩体应力-应变-渗透性进行了数值模拟计算,分析了采空区岩体的变形破坏的分区分带特征,在纵向上自上而下形成弯曲下沉带、断裂带和垮落带;在横向上划分为原岩应力区、超前压力压缩区、卸载应力区和岩体应力恢复区;揭示了采空区岩体渗透性分布与采空区岩体应力-应变和破坏规律相一致的特征。无论是垂直渗透系数比(K_z/K_(z0)),还是水平渗透系数比(K_y/K_(y0)),均随着距开采煤层垂直距离的增大,采空区岩体渗透性逐渐减小,且采空区边缘的渗透系数较大,采空区两侧煤柱区岩体渗透性显著降低。
【作者单位】： 中国矿业大学(北京)地球科学与测绘工程学院;三峡大学三峡库区地质灾害教育部重点实验室;山西蓝焰煤层气集团有限责任公司;
【关键词】： 煤矿采空区 应力-应变 破坏特征 渗透性
【基金】：国家自然科学基金资助项目(41372163) 国家科技重大专项”山西重点煤矿区煤层气与煤炭协调开发示范工程”资助项目(2016ZX05067001-006) 2014年度山西省煤基重点科技攻关资助项目(MQ2014-12)
【分类号】：TD311
【正文快照】： 随着煤层气勘探工作的不断深入,为保证煤层气勘探开发的持续性发展,抽采煤矿采空区煤层气,已成为煤矿区煤层气的重要资源之一。煤炭开采导致采场周围岩体应力重新分布,引起煤层顶底板岩体发生变形与破坏,导致煤层气赋存条件和地下渗流条件同步发生变化[1-2],煤炭开采采空区岩

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本文编号：1075118