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下保护层开采上覆煤岩变形与卸压瓦斯抽采研究

作　者: 刘宝安
导　师: 涂敏
学　校: 安徽理工大学
专　业: 采矿工程
关键词: 下保护层开采瓦斯抽采煤岩变形裂隙分布卸压效果
分类号: TD712
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
下　载: 711次
引　用: 15次
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内容摘要

本文基于煤岩变形与瓦斯运移理论，综合运用理论分析、计算机数值模拟、实验室相似材料模拟及现场工业性试验等多种研究方法，对下保护层开采上覆煤岩应力分布、被保护层卸压变形规律及地面钻井卸压瓦斯抽采问题进行了系统研究。得出了下保护层开采被保护层应力分布、卸压范围、变形规律及地面钻井卸压瓦斯抽采效果；下保护层开采后对被保护层可以充分卸压，卸压保护角为500左右；被保护层沿走向被划分为“5个区”，即：压缩区、卸压膨胀区、卸压膨胀稳定区、卸压膨胀区、压缩区。下保护层采动影响下，被保护层瓦斯压力由原始4.5MPa，降低到0.6MPa，煤层透气性系数变为采动前原始透气性系数的1820倍，被保护层得到了充分卸压。地面瓦斯钻井可以对采动影响区卸压瓦斯进行长时间、有效地预抽采。本文研究成果对有突出危险的煤层开采和区域性消突具有普遍指导意义和参考价值。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-11
1 绪论  11-19
  1.1 问题的提出  11-12
  1.2 国内外研究现状  12-16
  1.3 存在的问题  16
  1.4 论文研究的主要内容  16
  1.5 研究的方法手段及其技术路线  16-17
  1.6 论文研究的意义  17-19
2 采动覆岩运动与瓦斯运移规律  19-28
  2.1 采动覆岩运动规律  19-22
    2.1.1 上覆岩层运动和破坏基本形式  19-20
    2.1.2 覆岩采动裂隙动态分布规律  20-22
  2.2 瓦斯运移规律  22-27
    2.2.1 瓦斯在煤层中流动理论  22-24
    2.2.2 煤层瓦斯流动基本参数  24-26
    2.2.3 采动裂隙对瓦斯运移的影响  26
    2.2.4 地面钻井抽采瓦斯技术  26-27
  2.3 本章小结  27-28
3 下保护层开采卸压效应数值模拟研究  28-42
  3.1 数值方法与计算程序简介  28-29
    3.1.1 数值方法简介  28
    3.1.2 FLAC软件的主要特点  28-29
  3.2 模型的建立  29-31
    3.2.1 工程概况  29
    3.2.2 模型的设计原则  29
    3.2.3 几何模型的确定  29-30
    3.2.4 网格的离散化  30-31
  3.3 岩体物理力学参数的选取  31-32
  3.4 计算结果分析  32-41
    3.4.1 走向模型上覆煤岩应力分布  32-36
    3.4.2 倾向模型上覆煤岩应力分布  36-38
    3.4.3 被保护层竖向变形  38-41
  3.5 本章小结  41-42
4 采动覆岩移动规律相似材料模拟  42-65
  4.1 相似材料模拟原理  42-43
  4.2 试验模型建立  43-47
  4.3 试验结果分析  47-63
    4.3.1 上覆煤岩裂隙发育规律  47-51
    4.3.2 被保护层应力分布  51-52
    4.3.3 上覆煤岩下沉移动规律  52-54
    4.3.4 被保护层竖直变形  54-60
    4.3.5 被保护层水平变形  60-61
    4.3.6 下保护层开采后上覆煤岩卸压范围  61-63
  4.4 本章小结  63-65
5 卸压瓦斯地面钻井抽采工程应用实践  65-74
  5.1 试验矿井条件及工作面概况  65
  5.2 地面钻孔布置及抽采范围  65-66
  5.3 下保护层开采后卸压瓦斯抽采效果考察  66-73
    5.3.1 全层预抽动态效果观察及相关性分析  66-71
    5.3.2 保护效果及动态参数监测  71-73
  5.4 本章小结  73-74
6 结论与展望  74-76
  6.1 主要结论  74-75
  6.2 展望  75-76
参考文献  76-78
致谢  78-79
作者简介及读研期间主要科研成果  79

下保护层开采上覆煤岩变形与卸压瓦斯抽采研究

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