采动变形场对瓦斯抽采及突出预测影响的研究

来源 :河南理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:lvy_yvl2009
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在采动应力影响下,工作面煤体的变形演化及其与瓦斯渗流场间的耦合关系直接与突出预测及煤层瓦斯的抽采技术相关联,对此进行深入的研究有着很大的理论研究价值及实用意义。本文综合采用实验室实验、理论分析、数值计算、数值模拟和现场实测验证等方法,对掘进面煤体的采动变形场、瓦斯渗流场及其与突出预测及煤层瓦斯抽放间的控制关系进行了较为系统的研究。  基于CT技术,设计、研制了煤体变形演化的CT分析实验台,得到了不同时刻、不同位置处的大量数据及煤体变形动力演化规律,据此提出了以煤体密度来描述煤体的空间变形状态的理论分析途径及方法,并得到了煤体内的应力传递规律及其数学表达式。研究结果显示,采动下煤体的变形状态在空间分布上存在不均匀性,但也呈现出特定的规律,且其变形状态与煤体的力学性能、采动应力状态、应力集中带的深度、煤层厚度及瓦斯等多种因素密切相关。  煤体采动变形状态的演化会使其渗透率产生空间上的差异,掘进面煤层瓦斯的渗流状态除了在掘进方向上存在差异之外,在煤层厚度上也具有显著差异,有效揭示了掘进工作面煤层瓦斯渗流的立体状态,对瓦斯渗流状态有了进一步的认识。工程测定结果也对煤层厚度上瓦斯透气性能的差异性给予了证实。这种空间分布上的差异性是控制采动区煤层瓦斯钻孔抽放效果、相关突出预测指标的关键因素,基于煤体的采动变形状态及瓦斯渗流场来布置预测钻孔是提高突出预测准确性的重要手段。  运用对煤体的实际采动变形状态及瓦斯渗流场的研究结果,为高瓦斯、低渗透煤层掘进巷道两帮卸压区内的瓦斯抽放提供了理论指导,提出了采动区煤层瓦斯平衡抽放的概念及抽放钻孔的合理布置原则,并且从理论上揭示了煤层掘进断面上突出预测指标测定值出现空间差异性的机理,使目前相对盲目的突出预测钻孔布置有了理论上的指导。
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