上行卸压开采厚硬岩组破断演化与卸压特征研究

摘要

卸压开采已成为高瓦斯突出煤层群安全开采和瓦斯抽采有效方法之一，可分为上行卸压开采和下行卸压开采两种。在上行卸压开采过程中，覆岩卸压区域及瓦斯抽采的范围与顶板岩层的冒落、层间岩石物理特性、工作面长度、开采层厚度和瓦斯压力及含量等因素密切相关。本文主要研究了层间存在数量不等的厚硬岩层时上行卸压开采过程中覆岩破断演化过程以及卸压特征。
　　根据A3煤和B4煤的煤层赋存特征、物理力学特征和采矿技术特点，本文采用现场试验、数值模拟分析、相似材料模拟试验分析、和理论分析相结合的研究方法，对上行卸压开采过程中厚硬岩组破断演化过程及其对B4煤的卸压作用进行了研究。
　　通过现场取芯和实验室试验获得A3煤工作面上覆煤岩层赋存特征及物理力学特性，并分析计算确定了A3煤上行开采的可行性。构建了不同岩层组合条件下开采A3煤卸压保护B4煤的UDEC2D数值模拟模型和实验室相似材料模拟试验模型，获得了上行卸压开采过程中厚硬岩层破断特征及其对覆岩应力、位移、裂隙演化特征的影响规律。
　　基于试验数据分析，得到层间厚硬岩组在上行卸压开采过程中的破断演化过程及其对上行卸压开采效果的影响。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 研究背景和意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 保护层卸压开采研究现状

1．2．2 上行卸压开采研究现状

1．2．3 覆岩厚硬岩组破断规律研究现状

1．3 研究内容及技术路线

1．3．1 研究内容

1．3．2 技术路线

2 围岩开采特点分析

2．1 煤层赋存特征及上行卸压开采可行性分析

2．2 煤岩物理力学特性试验

2．2．1 试验方法

2．2．2 试验过程

2．2．3 试验结果

2．3 本章小结

3 上行卸压开采UDEC数值模拟试验研究

3．1 数值模型构建

3．2 11223西二段数值模拟计算结果分析

3．2．1 位移演化特征分析

3．2．2 应力演化特征分析

3．2．3 裂隙演化特征分析

3．3 11223东一段数值模拟计算结果分析

3．3．1 位移演化特征分析

3．3．2 应力演化特征分析

3．3．3 裂隙演化特征分析

3．4 本章小结

4 上行卸压开采相似模拟试验研究

4．1 相似材料模拟模型构建

4．1．1 试验平台

4．1．2 配比材料

4．1．3 加载方式

4．1．4 量测方法及仪器设备

4．1．5 模型制作

4．2 11223西二段沿走向方向

4．2．1 位移演化特征分析

4．2．2 应力演化特征分析

4．2．3 裂隙演化特征分析

4．3 11223东一段沿走向方向

4．3．1 位移演化特征分析

4．3．2 应力演化特征分析

4．3．3 裂隙演化特征分析

4．4 倾向方向相似模拟试验

4．4．1 位移演化特征分析

4．4．2 应力演化特征分析

4．4．3 裂隙演化特征分析

4．5 本章小结

5 上行卸压开采厚硬岩组破断演化与卸压特征研究

5．1 上行卸压开采多场演化特征分析

5．1．1 采动覆岩运动和变形特征

5．1．2 上行卸压开采位移场演化特征分析

5．1．3 上行卸压开采应力场演化特征分析

5．1．4 上行卸压开采裂隙场演化特征分析

5．2 B4煤卸压范围确定

5．3 B4煤瓦斯抽采效果

5．3．1 11224抽采孔布置概况

5．3．2 B4煤瓦斯抽采量

5．3．3 B4煤瓦斯抽采率

5．4 本章小结

6 结论

6．1 主要结论

6．2 存在不足

参考文献

致谢

作者简介及读研期间主要科研成果