鄰近煤層開采下煤巖體結構體系及瓦斯越流規(guī)律研究.pdf

1、鄰近煤層的開采將會導致采場產(chǎn)生一系列連鎖反應，圍巖卸壓，應力重分布，在圍巖中形成應力分區(qū)，最終導致巖體損傷，破斷，裂隙發(fā)育，增大煤巖體的滲透性，進而瓦斯解吸，擴散，滲流等。由于瓦斯突出是煤礦中的一大災難，因此弄清瓦斯的運移特征將是保證含瓦斯煤安全生產(chǎn)的前提。鑒于此本文以鄰近煤層開采為研究對象，綜合運用結構力學、巖石力學、流體力學、采礦工程、數(shù)值計算等理論，提出了鄰近煤層開采圍巖結構簡化模型，并給出了該結構的內(nèi)力解析解;研究了鄰近煤層開采

2、圍巖體應力演化移動變形規(guī)律;建立了鄰近煤層開采瓦斯越流流固耦合控制方程組，并通過數(shù)值計算的方法進行驗證，分析鄰近煤層中瓦斯的運移規(guī)律，為瓦斯防突、瓦斯抽放合理布置鉆孔等提供理論依據(jù)。論文主要研究內(nèi)容有:
　　 (1)闡述了煤巖體結構的斷裂損傷機理及不同部位煤巖體的受力狀態(tài)，提出了鄰近煤層煤巖體采場圍巖的結構簡化模型，并給出該結構模型受載分布形式及其煤巖體拱結構的內(nèi)力解析解。
　　 (2)基于FLAC3D分析了鄰近煤層開采

3、時圍巖應力場演化規(guī)律，采場頂板圍巖的應力分布演化規(guī)律，依據(jù)采場應力分析了不同區(qū)域的受力情況及裂隙發(fā)育情況;分析了圍巖體積應變和剪應力的分布規(guī)律及開采速度對圍巖應力分布的影響，驗證了第2章結構模型的合理性。
　　 (3)基于構建的煤巖體變形本構方程、瓦斯連續(xù)方程、孔隙度及滲透系數(shù)的動態(tài)演化方程建立了單一煤層及圍巖中的瓦斯流固耦合方程、鄰近煤層瓦斯越流流固耦合控制方程組。
　　 (4)利用COMSOL Muliphisics