高強(qiáng)度開(kāi)采覆巖裂隙場(chǎng)時(shí)空演化規(guī)律與瓦斯流動(dòng)關(guān)系的研究.pdf

1、近年來(lái)，由于煤礦開(kāi)采技術(shù)與裝備水平的逐步提高，工作面推進(jìn)速度加快，煤層一次性采出厚度加大，對(duì)圍巖的擾動(dòng)也不斷加強(qiáng)。高強(qiáng)度開(kāi)采造成了覆巖裂隙場(chǎng)空間的演化，改變了煤巖層的透氣性，給煤礦的圍巖控制、瓦斯防治等提出了許多新的嚴(yán)峻課題，高強(qiáng)度開(kāi)采覆巖裂隙場(chǎng)對(duì)瓦斯運(yùn)移的影響及煤巖動(dòng)力災(zāi)害的機(jī)制尚不清楚，因此本文結(jié)合國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃(973課題：2005CB221503)“采動(dòng)應(yīng)力裂隙場(chǎng)時(shí)空演化與瓦斯流動(dòng)場(chǎng)耦合效應(yīng)研究”課題為背景，對(duì)高強(qiáng)度開(kāi)

2、采條件下覆巖裂隙的時(shí)空演化規(guī)律及其與瓦斯運(yùn)移的關(guān)系開(kāi)展研究。這不僅對(duì)高瓦斯礦井安全生產(chǎn)、預(yù)防瓦斯相關(guān)事故、提高低滲透煤層氣開(kāi)發(fā)具有重要意義，同時(shí)對(duì)煤巖體內(nèi)瓦斯氣體滲流學(xué)方面的研究具有積極意義。
　　 論文在總結(jié)國(guó)內(nèi)外采場(chǎng)覆巖裂隙研究成果的基礎(chǔ)上，應(yīng)用采礦工程學(xué)、彈塑性力學(xué)、巖體力學(xué)、滲流力學(xué)等理論，借助相似材料模擬實(shí)驗(yàn)用分形方法與數(shù)字圖像處理相結(jié)合的手段，對(duì)覆巖裂隙演化過(guò)程進(jìn)行定量化描述；通過(guò)數(shù)值模擬對(duì)采動(dòng)應(yīng)力場(chǎng)、裂隙場(chǎng)的演化過(guò)

3、程進(jìn)行了分析，并通過(guò)結(jié)合不同數(shù)值模擬軟件的優(yōu)勢(shì)，以聯(lián)立的方式分析了采動(dòng)裂隙場(chǎng)及瓦斯流動(dòng)的關(guān)系；最后，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)等方法對(duì)高強(qiáng)度開(kāi)采條件下覆巖裂隙場(chǎng)演化規(guī)律與瓦斯流動(dòng)關(guān)系進(jìn)行了探索性研究。論文主要研究?jī)?nèi)容及成果包括如下幾點(diǎn)：
　　 ①在前人研究成果的基礎(chǔ)上總結(jié)了覆巖裂隙空間分布形態(tài)，分析了覆巖斷裂和離層產(chǎn)生、裂隙擴(kuò)展的機(jī)理，提出了用裂隙相似度確定裂隙場(chǎng)邊界范圍的方法。
　　 ②對(duì)覆巖裂隙演化的規(guī)律進(jìn)行了分析。借助室內(nèi)相似材

4、料實(shí)驗(yàn)，觀測(cè)了工作面推進(jìn)過(guò)程中覆巖裂隙場(chǎng)演化的過(guò)程，應(yīng)用分形理論定量化描述了覆巖裂隙演化的規(guī)律。
　　 ③分析了覆巖裂隙場(chǎng)演化的應(yīng)力機(jī)制。使用FLAC3D軟件中自定義本構(gòu)模型對(duì)采動(dòng)過(guò)程中覆巖內(nèi)應(yīng)力場(chǎng)的演化進(jìn)行研究，得出了覆巖內(nèi)采動(dòng)應(yīng)力的演化規(guī)律，并對(duì)比相似材料實(shí)驗(yàn)觀測(cè)的裂隙演化結(jié)論解釋了裂隙場(chǎng)演化的力學(xué)機(jī)制。
　　 ④應(yīng)用3DEC軟件分析了覆巖裂隙發(fā)育高度與各影響因素的相關(guān)性，包括煤層埋深、采高、工作面長(zhǎng)、推進(jìn)速度等，為