發(fā)布時間：2020-12-30 15:25

　　由于我國礦井地質條件的復雜多變性,致使多數(shù)礦井卸壓瓦斯抽采效果不甚理想,而上覆巖層采動裂隙場演化分布規(guī)律與卸壓瓦斯運移規(guī)律的研究是煤與瓦斯共采研究的關鍵所在,對提高卸壓瓦斯的抽采效果有重要的意義。本文以天池煤礦厚煤層為研究背景,通過理論推導、物理相似模擬及數(shù)值模擬等方面的分析,研究厚煤層采動裂隙場演化分布規(guī)律及其內部卸壓瓦斯的運移富集規(guī)律,并將研究結果應用到現(xiàn)場,初步取得如下研究成果:(1)根據(jù)天池煤礦厚煤層工作面生產地質條件,搭建二維物理相似模擬試驗臺,研究了厚煤層開采條件下上覆巖層變形破壞規(guī)律,并通過對采動裂隙分布區(qū)域的劃分,采用分形理論對采動裂隙進行定量分析,得到了厚煤層采動裂隙的演化規(guī)律。(2)根據(jù)物理相似模擬中采動裂隙場演化平衡狀態(tài)下的分布特征,采用UDEC二維離散元數(shù)值模擬軟件對不同煤層采高條件下采動覆巖應力、位移及裂隙分布規(guī)律展開研究,得到了不同煤層采高條件下厚煤層采動裂隙場的卸壓區(qū)范圍、位移最大區(qū)范圍及采動裂隙的分布規(guī)律。(3)根據(jù)厚煤層采動裂隙的分布特征,借助流體力學中相關運動方程理論建立了采動裂隙場卸壓瓦斯流動模型,采用COMSOL Multiphysics多物理場... 

【文章來源】：西安科技大學陜西省

【文章頁數(shù)】：60 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 選題背景及研究意義
    1.2 國內外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 采動裂隙場演化分布規(guī)律研究現(xiàn)狀
        1.2.2 采動裂隙場卸壓瓦斯運移規(guī)律研究現(xiàn)狀
        1.2.3 存在問題
    1.3 研究內容
    1.4 研究方法及技術路線圖
2 厚煤層采動覆巖“三帶”理論及裂隙場演化規(guī)律物理相似模擬
    2.1 采動覆巖“三帶”分布理論
        2.1.1 采動覆巖“三帶”概述
        2.1.2 采動覆巖“三帶”范圍影響因素
    2.2 物理相似模型設計
        2.2.1 工作面地質條件概況
        2.2.2 模型相似參數(shù)的確定
        2.2.3 模型的搭建
    2.3 物理相似模擬實驗現(xiàn)象
        2.3.1 實驗過程分析
        2.3.2 覆巖位移變化特征
    2.4 厚煤層采動裂隙場演化規(guī)律分析
        2.4.1 采動裂隙分布區(qū)域劃分
        2.4.2 采動裂隙的分形特征
    2.5 本章小結
3 厚煤層采動裂隙場分布規(guī)律數(shù)值模擬
    3.1 數(shù)值軟件的選取
    3.2 數(shù)值模型的建立
        3.2.1 基本參數(shù)
        3.2.2 邊界條件
        3.2.3 模擬方案
    3.3 數(shù)值模擬結果分析
        3.3.1 不同煤層采高條件下采動裂隙場的應力分布特征
        3.3.2 不同煤層采高條件下采動裂隙場的位移分布特征
        3.3.3 不同煤層采高條件下采動裂隙場的裂隙分布特征
    3.4 本章小結
4 厚煤層采動裂隙場卸壓瓦斯運移規(guī)律數(shù)值模擬
    4.1 數(shù)值軟件簡介
    4.2 采動裂隙場瓦斯涌出量預測
    4.3 采動裂隙場卸壓瓦斯流動數(shù)學模型
    4.4 數(shù)值模型的建立
        4.4.1 模型主要參數(shù)
        4.4.2 模型導入及網格劃分
    4.5 數(shù)值模擬結果分析
    4.6 本章小結
5 厚煤層卸壓瓦斯抽采工程應用
    5.1 卸壓瓦斯抽采方式的選擇
    5.2 卸壓瓦斯抽采參數(shù)的確定
    5.3 工程應用效果檢驗
        5.3.1 高抽巷瓦斯抽采效果分析
        5.3.2 工作面瓦斯治理效果分析
    5.4 本章小結
6 結論及展望
    6.1 主要結論
    6.2 研究展望
致謝
參考文獻
附錄


【參考文獻】：
期刊論文
[1]煤與瓦斯共采三維大尺度物理模擬實驗系統(tǒng)的研制與應用[J]. 李樹剛,魏宗勇,林海飛,趙鵬翔,肖鵬,郝昱宇.  煤炭學報. 2019(01)
[2]采動覆巖活動規(guī)律的“空-地”監(jiān)測技術[J]. 張煒,張偉勝,張東升,胡文敏,孫毓言,唐佳佳.  中國礦業(yè)大學學報. 2018(06)
[3]基于動網格技術的綜掘工作面瓦斯分布規(guī)律研究[J]. 劉彥青,張浪,李陽,姜黎明.  煤炭科學技術. 2018(10)
[4]綜采工作面推進速度對瓦斯運移優(yōu)勢通道演化的影響[J]. 趙鵬翔,卓日升,李樹剛,林海飛,劉超,雙海清.  煤炭科學技術. 2018(07)
[5]采動應力集中殼和卸壓體空間形態(tài)演化及瓦斯運移規(guī)律研究[J]. 洛鋒,曹樹剛,李國棟,李勇.  采礦與安全工程學報. 2018(01)
[6]我國煤礦覆巖采動裂隙帶卸壓瓦斯抽采技術研究進展[J]. 林海飛,李樹剛,趙鵬翔,肖鵬,潘紅宇,劉超.  煤炭科學技術. 2018(01)
[7]煤層采高對采動覆巖瓦斯卸壓運移“三帶”范圍的影響[J]. 吳仁倫,王繼林,折志龍,程輝.  采礦與安全工程學報. 2017(06)
[8]卸壓區(qū)不同鉆孔長度抽采條件下瓦斯運移特性試驗[J]. 許江,蘇小鵬,彭守建,劉義鑫,馮丹,劉龍榮.  巖土力學. 2018(01)
[9]含斷層覆巖采動裂隙演化規(guī)律[J]. 賀征勛,劉勇,康向濤,劉昌祥,何松霖,鐘德洋.  煤礦安全. 2017(08)
[10]高位硬厚巖層下采動裂隙和支承應力演化特征及其對瓦斯運移的影響[J]. 蔣金泉,王普,鄭朋強,武泉林.  采礦與安全工程學報. 2017(04)

博士論文
[1]綜放開采覆巖裂隙演化與卸壓瓦斯運移規(guī)律及工程應用[D]. 林海飛.西安科技大學 2009

碩士論文
[1]多煤層賦存條件下采場覆巖“豎三帶”分布規(guī)律研究與應用[D]. 杜旭.煤炭科學研究總院 2018
[2]上鄰近層卸壓范圍及瓦斯流動規(guī)律的應用研究[D]. 吉振光.太原理工大學 2011



本文編號：2947873