近距離低滲煤層群多重采動(dòng)影響下煤巖破斷與瓦斯流動(dòng)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(duì)保護(hù)層開采過程中覆巖移動(dòng)、應(yīng)力分布、裂隙場(chǎng)演化、瓦斯在煤巖體及裂隙場(chǎng)中運(yùn)移流動(dòng)規(guī)律以及保護(hù)層對(duì)被保護(hù)層的卸壓作用等有了較多研究，但對(duì)多個(gè)鄰近煤層開采的卸壓效應(yīng)、裂隙場(chǎng)演化及瓦斯運(yùn)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(yùn)移規(guī)律等的研究報(bào)道較少。本文針對(duì)近距離煤層群多重開采過程中卸壓瓦斯的運(yùn)移與覆巖裂隙演化

2、過程的關(guān)系，開展多重采動(dòng)影響下裂隙演化及瓦斯運(yùn)移規(guī)律的研究，是對(duì)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(duì)采動(dòng)裂隙演化及瓦斯流動(dòng)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(dòng)應(yīng)力影響下裂隙場(chǎng)中的瓦斯?jié)B流規(guī)律研究，取得了以下成果：
　?、俳?jīng)過現(xiàn)場(chǎng)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(xiǎn)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(duì)象。利用應(yīng)力解除法和基于 Kaiser效應(yīng)的聲發(fā)射法對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行原巖地應(yīng)力測(cè)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)。
　　②通過含瓦斯煤巖試件不同路徑下的加卸載三軸壓縮實(shí)驗(yàn)，分析含瓦斯煤巖力學(xué)和滲流特性，并在試驗(yàn)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(dòng)狀態(tài)下煤巖損傷斷裂與聲發(fā)射試驗(yàn)研究，模擬分析煤層采動(dòng)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(jì)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(shí)驗(yàn)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(yàn)相結(jié)合，進(jìn)行