鄰近煤層開采下煤巖體結構體系及瓦斯越流規律研究.pdf

1、鄰近煤層的開采將會導致采場產生一系列連鎖反應，圍巖卸壓，應力重分布，在圍巖中形成應力分區，最終導致巖體損傷，破斷，裂隙發育，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，并通過數值計算的方法進行驗證，分析鄰近煤層中瓦斯的運移規律，為瓦斯防突、瓦斯抽放合理布置鉆孔等提供理論依據。論文主要研究內容有:
　　 (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，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律，采場頂板圍巖的應力分布演化規律，依據采場應力分析了不同區域的受力情況及裂隙發育情況;分析了圍巖體積應變和剪應力的分布規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、瓦斯連續方程、孔隙度及滲透系數的動態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