鄰近煤層開采下煤巖體結(jié)構(gòu)體系及瓦斯越流規(guī)律研究.pdf

1、鄰近煤層的開采將會(huì)導(dǎo)致采場產(chǎn)生一系列連鎖反應(yīng)，圍巖卸壓，應(yīng)力重分布，在圍巖中形成應(yīng)力分區(qū)，最終導(dǎo)致巖體損傷，破斷，裂隙發(fā)育，增大煤巖體的滲透性，進(jìn)而瓦斯解吸，擴(kuò)散，滲流等。由于瓦斯突出是煤礦中的一大災(zāi)難，因此弄清瓦斯的運(yùn)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(yùn)用結(jié)構(gòu)力學(xué)、巖石力學(xué)、流體力學(xué)、采礦工程、數(shù)值計(jì)算等理論，提出了鄰近煤層開采圍巖結(jié)構(gòu)簡化模型，并給出了該結(jié)構(gòu)的內(nèi)力解析解;研究了鄰近煤層開采

2、圍巖體應(yīng)力演化移動(dòng)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(jì)算的方法進(jìn)行驗(yàn)證，分析鄰近煤層中瓦斯的運(yùn)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(jié)構(gòu)的斷裂損傷機(jī)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(jié)構(gòu)簡化模型，并給出該結(jié)構(gòu)模型受載分布形式及其煤巖體拱結(jié)構(gòu)的內(nèi)力解析解。
　　 (2)基于FLAC3D分析了鄰近煤層開采

3、時(shí)圍巖應(yīng)力場演化規(guī)律，采場頂板圍巖的應(yīng)力分布演化規(guī)律，依據(jù)采場應(yīng)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(yīng)變和剪應(yīng)力的分布規(guī)律及開采速度對圍巖應(yīng)力分布的影響，驗(yàn)證了第2章結(jié)構(gòu)模型的合理性。
　　 (3)基于構(gòu)建的煤巖體變形本構(gòu)方程、瓦斯連續(xù)方程、孔隙度及滲透系數(shù)的動(dòng)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