復(fù)合關(guān)鍵層下采場壓力及煤層瓦斯?jié)B流耦合規(guī)律研究.pdf

1、隨著開采深度及強度的增加，一些相距較近的堅硬巖層隨采動影響出現(xiàn)了復(fù)合效應(yīng)，由此產(chǎn)生的礦山壓力顯現(xiàn)對煤層瓦斯抽采提出了新的課題。因此，研究堅硬巖層的復(fù)合效應(yīng)及其對煤層瓦斯?jié)B流規(guī)律的影響，對于指導(dǎo)復(fù)合關(guān)鍵層下煤層瓦斯抽采具有重要的理論和工程意義。論文主要研究成果如下： （1）在關(guān)鍵層理論基礎(chǔ)上，利用復(fù)合材料結(jié)構(gòu)力學(xué)理論，建立Winkler地基上復(fù)合關(guān)鍵層模型，對復(fù)合關(guān)鍵層判別進行分析，并計算Winkler地基上復(fù)合關(guān)鍵層破斷距。利用

2、復(fù)合關(guān)鍵層撓曲在其緊鄰下部巖層形成的支承壓力向深部傳遞、擴散和衰減，求得了復(fù)合關(guān)鍵層下煤體支承壓力，分析了復(fù)合關(guān)鍵層下煤體極限平衡區(qū)寬度，為復(fù)合關(guān)鍵層下工作面跨落步距的確定及支架選型提供了理論依據(jù)。 （2）運用FLAC3D數(shù)值模擬，對比分析了復(fù)合關(guān)鍵層、組合關(guān)鍵層與非復(fù)合關(guān)鍵層的破斷規(guī)律、支承壓力分布與煤體變形規(guī)律；應(yīng)用物理模擬實驗，分析得出了復(fù)合關(guān)鍵層破斷與采場支承壓力分布規(guī)律，有效揭示了關(guān)鍵層的復(fù)合效應(yīng)。 （3）利用

3、煤樣全應(yīng)力應(yīng)變過程滲透特性的電液伺服試驗，測定了煤體的氣體滲透率，并分析了應(yīng)力、應(yīng)變、孔壓等對煤體滲透系數(shù)的影響：建立了復(fù)合關(guān)鍵層下煤層瓦斯?jié)B流耦合數(shù)學(xué)模型，并對煤層瓦斯?jié)B流耦合模型進行了時間變量的離散、表征單元體解析及煤體變形場方程的離散，為滲流耦合數(shù)學(xué)模型的數(shù)值計算奠定了基礎(chǔ)。 （4）通過RFPA2D數(shù)值模擬，分析了復(fù)合關(guān)鍵層和非復(fù)合關(guān)鍵層對本煤層支承壓力及瓦斯?jié)B流的影響，分析了兩種條件下開采引起的上覆巖層運動、支承壓力和瓦

4、斯?jié)B透系數(shù)變化的規(guī)律。 （5）通過亭南煤業(yè)公司101綜放面礦壓觀測與瓦斯涌出監(jiān)測，得出工作面來壓步距與煤體支承壓力，與Winkler地基復(fù)合關(guān)鍵層理論計算結(jié)果相近；分析了支承壓力與煤體變形對瓦斯涌出的影響，其瓦斯涌出規(guī)律與滲流耦合模型數(shù)值計算結(jié)果相似，從現(xiàn)場實例驗證了論文理論分析的正確性；在此基礎(chǔ)上，對工作面煤層瓦斯預(yù)抽參數(shù)進行了優(yōu)化設(shè)計。 論文通過復(fù)合材料結(jié)構(gòu)力學(xué)理論建立了Winkler地基復(fù)合關(guān)鍵層模型，對復(fù)合關(guān)鍵層