近距離低滲煤層群多重采動影響下煤巖破斷與瓦斯流動規(guī)律及抽采研究.pdf

1、保護(hù)層開采是治理煤與瓦斯突出、提高煤礦井下瓦斯抽采效率的最有效的區(qū)域性措施，目前我國對保護(hù)層開采過程中覆巖移動、應(yīng)力分布、裂隙場演化、瓦斯在煤巖體及裂隙場中運移流動規(guī)律以及保護(hù)層對被保護(hù)層的卸壓作用等有了較多研究，但對多個鄰近煤層開采的卸壓效應(yīng)、裂隙場演化及瓦斯運移富集規(guī)律的研究較少。在保護(hù)層開采后，后續(xù)煤層開采過程中，應(yīng)力分布、變形、裂隙發(fā)育、瓦斯運移規(guī)律等的研究報道較少。本文針對近距離煤層群多重開采過程中卸壓瓦斯的運移與覆巖裂隙演化

2、過程的關(guān)系，開展多重采動影響下裂隙演化及瓦斯運移規(guī)律的研究，是對現(xiàn)有的保護(hù)層開采卸壓基本理論的進(jìn)一步豐富和發(fā)展。本文在國內(nèi)外學(xué)者對采動裂隙演化及瓦斯流動規(guī)律研究成果的基礎(chǔ)上，開展了近距離煤層群多重采動應(yīng)力影響下裂隙場中的瓦斯?jié)B流規(guī)律研究，取得了以下成果：
　　①經(jīng)過現(xiàn)場調(diào)研得知川煤集團(tuán)白皎煤礦2461工作面及其下覆二煤層、三煤層等構(gòu)成近距離群賦存狀態(tài)。2461采煤工作面所處一煤層為無瓦斯突出危險性煤層，可作為保護(hù)煤層，二、三煤層為

3、被保護(hù)層，因此，確定了以白皎礦作為主要研究對象。利用應(yīng)力解除法和基于 Kaiser效應(yīng)的聲發(fā)射法對研究對象進(jìn)行原巖地應(yīng)力測定，確定其三維應(yīng)力狀態(tài)，為后續(xù)的研究提供科學(xué)依據(jù)。
　?、谕ㄟ^含瓦斯煤巖試件不同路徑下的加卸載三軸壓縮實驗，分析含瓦斯煤巖力學(xué)和滲流特性，并在試驗的基礎(chǔ)上建立了加卸載條件下煤巖試件滲透率與體積應(yīng)變的關(guān)系方程。
　　③通過模擬工作面采動狀態(tài)下煤巖損傷斷裂與聲發(fā)射試驗研究，模擬分析煤層采動后工作面煤巖裂紋擴(kuò)展

4、的分形規(guī)律，建立了單軸壓力條件下預(yù)置凹槽煤巖體裂紋演化分形維數(shù)與軸向應(yīng)變關(guān)系方程，從方程可知，從加載初期到裂紋貫通過程中，煤體表面裂紋計盒維數(shù)與軸向應(yīng)變呈指數(shù)關(guān)系。
　?、芡瓿闪嘶诹炕疓SI體系和Hoek-Brown準(zhǔn)則的巖體力學(xué)強(qiáng)度估算研究，獲得了考慮結(jié)構(gòu)面影響的煤層及覆巖巖體力學(xué)參數(shù)，為后續(xù)的數(shù)值模擬和相似材料模擬實驗提供更加科學(xué)、準(zhǔn)確的依據(jù)。
　?、輵?yīng)用UDEC和FLAC3D數(shù)值軟件與相似材料物理模擬試驗相結(jié)合，進(jìn)行