采動影響下地面瓦斯抽采井變形破壞時空規(guī)律及應(yīng)用.pdf

1、地面井瓦斯抽采具有地面施工與井下采掘活動互不干擾，利用采動卸壓作用提高煤層透氣性，連續(xù)進行采前預(yù)抽、采動抽采和采空區(qū)抽采，地面抽采周期長、施工作業(yè)安全性好等顯著特點，但受煤炭開采采場上覆巖層移動所產(chǎn)生的剪切、擠壓、離層拉伸等作用對地面瓦斯抽采鉆井的穩(wěn)定性和井身結(jié)構(gòu)安全性產(chǎn)生嚴重影響，往往導(dǎo)致地面井套管的錯斷、破裂和變形失效。因此，研究采動影響下地面瓦斯抽采井變形破壞時空規(guī)律及其在典型礦區(qū)的試驗應(yīng)用，具有理論和現(xiàn)實意義。
　　本文以

2、采場上覆巖層移動和地表沉降規(guī)律為基礎(chǔ)，通過基礎(chǔ)理論、數(shù)值分析、現(xiàn)場案例剖析與驗證，分析地面井套管變形破壞形式，采用極限分析方法系統(tǒng)研究地面井變形破壞規(guī)律、主控因素的作用機制及時空效應(yīng)，為地面井的工程布井、鉆井井型結(jié)構(gòu)及其安全設(shè)計、套管局部防護提供了理論依據(jù)和科學(xué)指導(dǎo)。論文的主要研究成果包括:
　　(1)詳細總結(jié)了采場上覆巖層的移動和地表沉降規(guī)律，分析了地面井套管的層間滑移剪切、徑向擠壓和離開層拉伸的三種破壞形式;引入極限分析原理，

3、采用安全系數(shù)法建立了基于復(fù)合等效巖梁理論的拉剪綜合破壞理論模型。
　　(2)通過對上覆巖層移動的動態(tài)和靜態(tài)分析，研究了基于組合巖層劃分的地面井在采場水平、垂向方向的空間分布規(guī)律，提出了覆巖移動對地面井安全性影響的時間遲滯系數(shù)C，建立了基于地面井隨回采工作面推進速度和地表沉降速率的時間變化規(guī)律。
　　(3)分析了地面井變形破壞的影響因素，研究提出了工作面尺寸、采高、采深、工作面推進速度、采場頂板管理方法等回采工藝和表土層厚度、

4、煤巖層傾角、斷層和陷落柱等地質(zhì)條件為造成地面井變形破壞的主控因素，研究得出了主控因素的作用機制及其時空效應(yīng)，給出了地面井就開破壞的解析計算式和數(shù)值分析方法。
　　(4)深入分析了單一煤層大采高開采條件下的晉城礦區(qū)、厚表土層深埋煤層群保護層開采條件下的淮南礦區(qū)和淺埋多主采煤層重復(fù)卸壓煤層群開采條件下的寧煤礦區(qū)等三個典型礦區(qū)的地面井變形破壞時空規(guī)律及主控因素，提出了三個典型礦區(qū)地面瓦斯抽采井安全防護措施。
　　(5)研究提出了采