综放开采围岩活动影响下瓦斯运移规律及其控制

摘要：

@@ 摘要将综放开采矿山压力新理论、覆岩结构及其活动特征与瓦斯运移聚集规律有机结合,通博士学位论文过现场矿压观测、适时瓦斯监测、相似材料模拟、电液伺服试验、理论分析及有限元解算等方法,对含瓦斯厚煤层实施综放工艺时顶煤顶板活动规律及其内瓦斯运移聚集形态进行了系统深入的定性定量分析.从分析含瓦斯煤岩体微观结构特征入手,探讨了矿压作用下煤岩与瓦斯的宏观运动形态,从而得出综放开采富含瓦斯煤层的安全控制理论与实践技术.
论文视含瓦斯煤岩体为不连续的多相介质材料,并深入到材料的微观机制抽象出其微结构模型,分析了其结构形态在煤岩体变形和瓦斯运移过程中的变化形式;定量分析了煤岩体内孔隙裂隙分布及破碎后的块度变化的分形维数值,认为采动后支承压力等因素使煤岩体破坏,从而影响其分维值,煤岩的极限粒度越小,瓦斯放散解析速度越快,瓦斯运移潜能越大,表征其吸附特性的Van,der Waals力下降越多;综放开采使煤岩力学介质变化显著,支承压力作用下煤体经历初期压缩、强烈压缩、滑移与离散、流动放出4个过程,顶煤介质状态可由宏观连续介质转化为碎裂介质块裂介质.
基于魏家地矿和阳泉五矿的综放面及巷道矿压观测、瓦斯监测和采空区束管监测,认为本煤层开采时支
承压力使煤体孔隙率、渗透系数和瓦斯压力发生很大变化,且支承压力变化状态与瓦斯运移变化在时间和空
间上有一致性;首次将综放面前方煤体划分为无压瓦斯自由放散区、卸压瓦斯涌出活跃区、降压瓦斯涌出变
化区、升压瓦斯涌出变化区及稳压瓦斯正常涌出区;周期来压时,瓦斯绝对涌出量和相对涌出量分别比来压
前增加了40%和54%,统计国内11个矿井生产面,覆岩关键层初次来压时,采场瓦斯绝对涌出量是来压前
的1.21～3.44倍,相对涌出量是初垮前的1.21～6.75倍;关键层失稳经历不同,使综放采空区后方垮矸碎
胀系数具有明显的分区性,据计算碎胀系致和瓦斯浓度、氧浓度变化将其划分为自然堆积区、载荷影响区
和压实稳定区,自然堆积区和载荷影响区是分析瓦斯流态的关键区,其内瓦斯的紊流和过渡流态可用非线性
渗流方程表示.

关键词：综放开采、关键层、研运移、椭圆抛物带、高层裂隙和破断裂隙

所属期刊栏目：19

分类号：P5(地质学)

在线出版日期：2004-01-08（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共2页

页码：809-810