熱力耦合下的煤田火區(qū)裂隙演化模擬研究.pdf

1、煤巖裂隙是煤田火區(qū)得以持續(xù)發(fā)展的主要供氧通道。煤田火區(qū)覆巖裂隙的變化與火區(qū)的狀態(tài)密切相關(guān)，是熱力耦合作用的結(jié)果。研究熱力耦合條件下煤巖裂隙和透氣性的變化規(guī)律不僅有利于促進(jìn)地下煤火發(fā)展過(guò)程的認(rèn)識(shí)，還能夠?yàn)槊夯鸬陌l(fā)展趨勢(shì)的預(yù)測(cè)、提高火區(qū)治理措施的針對(duì)性提供一定的理論支撐。本文引入離散元理論，借助PFC2D顆粒流程序，以新疆某煤田火區(qū)為原型，研究了煤巖在溫度應(yīng)力作用下裂隙和滲透率的變化規(guī)律，主要研究?jī)?nèi)容及成果如下：
　　以實(shí)驗(yàn)室砂巖力學(xué)

2、參數(shù)測(cè)試為基礎(chǔ)，根據(jù)細(xì)觀參數(shù)標(biāo)定準(zhǔn)則，應(yīng)用 PFC2D程序進(jìn)行雙軸和巴西劈裂數(shù)值模擬試驗(yàn)，獲得了反映火區(qū)巖石實(shí)際力學(xué)特征的數(shù)值模型細(xì)觀參數(shù)。將細(xì)觀參數(shù)帶入構(gòu)建的火區(qū)PFC模型中，得到了火區(qū)發(fā)展前，煤層采動(dòng)造成的覆巖裂隙分布情況，及其各區(qū)域的滲透率初始值。
　　采用DSC-TG儀器，獲得了火區(qū)煤樣熱解過(guò)程中的失重規(guī)律。在上述得到的火區(qū)采動(dòng)模型的基礎(chǔ)上，通過(guò)對(duì)燃燒層施加不同的溫度，模擬分析了不考慮燃燒層遺煤燒損情況下和考慮燃燒層遺煤燒

3、損情況下，火區(qū)覆巖各區(qū)域裂隙與滲透率的變化。得出以下規(guī)律：在溫度的作用下，火區(qū)覆巖的裂隙與透氣性均會(huì)隨溫度的升高呈上升的變化趨勢(shì)；但溫度的變化主要引起覆巖強(qiáng)度的下降，不考慮燃燒層遺煤燒損時(shí)，火區(qū)整體透氣性變化相對(duì)較?。辉诨饏^(qū)溫度變化過(guò)程中，遺煤的燒損與溫度的共同作用會(huì)使覆巖裂隙與透氣性發(fā)生較大的變化，受到溫度和煤層燒損的影響，煤巖層中主控裂隙變化趨勢(shì)明顯。
　　在遺煤燒損和溫度的共同作用下，覆巖裂隙數(shù)在380℃時(shí)開(kāi)始加速上升，50