上保護層開采條件下瓦斯滲流規律實驗研究_.pdf

1、論文題目：上保護層開采條件下瓦斯滲流規律實驗研究?專業：安全技術及工程碩士生：張少龍（簽名）指導教師：李樹剛（簽名）摘要保護層開采是防治煤與瓦斯突出的重要方法，其原理是利用礦山壓力引起的巖層運動規律，使被保護層產生卸壓膨脹變形，釋放彈性潛能，增大煤層透氣性，從而高效抽采瓦斯。本文運用理論分析、相似材料模擬實驗相結合的研究方法，在不同間距、不同采高的條件下，系統地研究了上保護層開采條件下瓦斯滲透性演化規律。通過實驗研究得到保護層開采過程中

2、，被保護層隨開采程度的不同，發生了不同的卸壓效應，使得被保護層發生膨脹變形，其中滲透率發生了規律性的變化。隨著工作面推進的不同階段，被保護層經歷了原始應力平衡、應力集中、卸壓膨脹、逐漸壓實、恢復平衡等5個階段的變化，使得其滲透率也經歷了由原始滲透性、減滲減流、卸壓充分高透高流、地壓恢復減透減流、滲透性恢復平衡等5個階段組成的變化過程，使氣體在煤層中的滲流速度也同樣出現了先降低后升高再降低最后保持不變的過程。通過對實驗數據整理并擬合曲線，

3、當上保護層開采完畢后，被保護層沿走向方向其滲透率變化曲線呈馬鞍形。且其滲透性變化程度隨著保護層與被保護層間距變大而減弱，從而進一步說明了保護層與被保護層間距越近卸壓效果越明顯。為優化卸壓瓦斯抽采系統布置，提高卸壓瓦斯抽采濃度、抽采量及抽采率提供一定理論依據。關鍵詞：瓦斯滲流；覆巖裂隙；物理相似模擬；上保護層開采；卸壓研究類型：實驗研究本文得到國家自然科學基金（51174157，51104118）、高等學校博士點基金（2009612111

4、0002）和陜西省教育廳自然科學研究項目(2010JK681)資助。Subject：ExperimentalStudyofGasSeepageontheProtectiveLayerMiningConditions?Specialty：SafetyTechnologyEngineeringName：ZhangShaolong(Signature)Instruct：LiShugang(Signature)ABSTRACTTheexploi

5、tationofProtectionlayerisanimptantmethodtopreventtheoutburstofcoalgas.Thepurposeofexploitingprotectivelayeristousethelawofrockmotioncausedbytherockpressuresothattheprotectivelayercanreleaseelasticpotentialenergyincreaset

6、heseampermeabilitybecauseoftheswellingdefmationthusgasisexploitedefficiently.Thisessayisbasedonextensivecollectionoftheeticaldocumentresearchusetheresearchmethodofcombingboththeeticalanalysissimilarmaterialsimulationsyst

7、ematicallystudythechangesituationofgaspermeabilitywhenthewkingsurfacechangesundertheconditionsofdifferentspacingmining.TheexperimentalstudyshowsduringtheprocessofexploitationtheProtectionlayertakesdifferenteffectsonpress

8、urereliefduetothedifferentexploitationlevelthismakestheprotectivelayerswollendefmedthepermeabilityratechangesinaregularway.Withthedifferentstagesofwkingfaceimpellingtheprotectivelayeralsoexperiencedthefivedifferentstages

9、ofiginalstressequilibriumthestressconcentrationpressurereliefexpansiongradualcompactionstagerestingtothebalancestagemakingitspermeabilityratealsoexperiencedafivedifferentstagesofiginalpermeabilitylesspermeabilitylessflow

10、pressurereliefhighpermeabilityhighflowthegroundpressurerestingtothelesspermeabilitylessflowthepermeabilityraterestingtothebalancesothatthegasvelocityspeedintherockappearsthesameprocessoffirstdecreasethenincreaseagaindecr

11、easeunchangedfinally.WhentheexploitationofprotectivelayeriscompletedthroughcollectingtheexperimentaldatacurvematchingthepermeabilityratechangecurveofprotectivelayerThispaperisabtainedbyNationalNaturalScienceFoundationpro