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复杂构造下保护层开采卸压瓦斯异常涌出机制及定量溯源技术
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作者 陈学习 陈星宇 +4 位作者 胡嘉英 周爱桃 肖健 孙际宏 严志龙 《煤炭学报》 北大核心 2025年第5期2509-2526,共18页
保护层开采是瓦斯灾害防治的有效技术手段,开采过程中工作面异常涌出问题是矿井安全生产的重要威胁。以象山煤矿21313工作面为研究对象,基于地质统计法数值建模实现21512工作面瓦斯地质精细反演,通过FLAC3D-COMSOL耦合模拟分析了复杂构... 保护层开采是瓦斯灾害防治的有效技术手段,开采过程中工作面异常涌出问题是矿井安全生产的重要威胁。以象山煤矿21313工作面为研究对象,基于地质统计法数值建模实现21512工作面瓦斯地质精细反演,通过FLAC3D-COMSOL耦合模拟分析了复杂构造应力下保护层开采的力学演化规律及卸压增透机制,探究了开采后本煤层、邻近层瓦斯运移和瓦斯涌出量规律,结合现场统计、碳同位素测试、数值模拟对比分析实现了工作面异常涌出定量溯源,并针对性采取了底板卸压拦截定向长钻孔抽采措施。结果表明:当保护层工作面由40 m推进至200 m时,底板塑性破坏深度由8.5 m增至25 m,最大垂直应力由-19.09 MPa上升到-29.17 MPa,最大应力释放率由62%升至100%,反映随着推进距离的不断增加,煤岩层受采动破坏明显,底板岩体裂隙发育贯通到5号煤层,卸压范围及程度不断增大。开采200 m后工作面,计算得知保护层走向卸压角为66°、倾向卸压角为62°,5号煤渗透率约为原始煤层的600倍,卸压增透效果明显。随保护层工作面推进距离增大,瓦斯压力降低幅度及范围增大,本煤层、邻近层最大瓦斯压力在开采90 d时,下降幅度分别为3.7%、19.4%;瓦斯总涌出量随着推进距离增加而上升的同时,邻近层绝对瓦斯涌出量占比逐渐上升,推进到200 m时,邻近层绝对瓦斯涌出量占比63.00%。通过综合运用现场统计数据、碳同位素测试结果以及数值模拟方法的对比分析表明,采空区、上隅角瓦斯各来源比例随工作面向前推进基本保持稳定,瓦斯主要来源于邻近层,采空区、上隅角的邻近层瓦斯占比平均值分别为77.99%、49.33%,数值模拟得到的瓦斯涌出量略大于实测瓦斯涌出量,邻近层瓦斯涌出量占比小于实测值,增长趋势两者相符合。采取卸压瓦斯精准治理措施后,卸压瓦斯抽采率为55.80%、55.01%,工作面风排瓦斯量至少下降62.06%,回风流甲烷质量分数至少降低了52.38%,保护层工作面及被保护层瓦斯治理效果明显,实现了复杂构造矿区多煤层综合瓦斯精准治理。 展开更多
关键词 保护层开采 瓦斯运移 耦合模拟 瓦斯涌出量 定量溯源
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远距离下保护层开采覆岩裂隙演化规律及相似模拟分析
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作者 高忠国 杨俊鹏 +5 位作者 辛亚军 李光增 曹建波 张东营 房宇栋 龚佳伟 《煤炭工程》 北大核心 2025年第5期117-124,共8页
远距离保护层开采因距离较远、卸压程度小及穿层钻孔施工难而受到制约,以黔金煤矿9^(#)煤层(突出)与15^(#)煤层(无突出)远距离保护层开采为背景,采用理论分析、相似模拟与现场试验开展研究,分析了远距离保护层开采后的顶板“两带”分布... 远距离保护层开采因距离较远、卸压程度小及穿层钻孔施工难而受到制约,以黔金煤矿9^(#)煤层(突出)与15^(#)煤层(无突出)远距离保护层开采为背景,采用理论分析、相似模拟与现场试验开展研究,分析了远距离保护层开采后的顶板“两带”分布特征与瓦斯流动规律,探讨了工作面开采顶板覆岩运动与应力分布规律,设计了远距离保护层开采方案。结果表明:远距离保护层开采被保护层卸压情况主要与“两带”高度发育相关,工程矿井被保护层落在弯曲下沉带内;下保护层开采后,保护层上方“三带”产生,开切眼与终采线两侧曲线形态差别明显,煤层顶板下沉最为明显,被保护层顶板附近下沉较为缓和,上侧下沉较为明显;保护层工作面前方支承压力随工作面推进整体呈先升高再降低最后缓慢升高趋势;被保护层应力随着工作面推进,整体呈先缓慢升高后降低最后缓慢升高趋势;保护层开采过程中周期来压现象明显,平均周期来压垮落步距17 m,工作面推进243 m所形成裂隙发育带呈梯形,上垮落角为69°,下垮落角为62°;从15^(#)煤施工穿层钻孔能够抽放9^(#)煤瓦斯,钻孔抽采浓度随着时间增长呈轻微下降趋势,监测周期65 d瓦斯浓度下降至3.8%,抽采效果显著。 展开更多
关键词 保护层开采 变形 裂隙发育 卸压范围 相似模拟
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上保护层开采降压-减震-吸能效应与冲击地压防治技术研究
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作者 安俊孝 胡伟 +2 位作者 陈昆 朱志洁 李瑞琪 《中国煤炭》 北大核心 2025年第5期50-62,共13页
以雅店煤矿上保护层开采为工程背景,对上保护层开采条件下冲击地压防治原理进行研究。采用理论分析、数值模拟及现场实测等方法分析了上保护层开采后被保护层的顶板结构特征及围岩应力变化,揭示了上保护层开采冲击地压的防治原理。研究... 以雅店煤矿上保护层开采为工程背景,对上保护层开采条件下冲击地压防治原理进行研究。采用理论分析、数值模拟及现场实测等方法分析了上保护层开采后被保护层的顶板结构特征及围岩应力变化,揭示了上保护层开采冲击地压的防治原理。研究结果表明,保护层开采后顶底板岩层发生了变形、断裂、离层及膨胀变形等破坏,降低了被保护层工作面的围岩应力;改变了被保护层的顶板结构特征,降低了覆岩破断产生大能量震动的可能性,并形成了对矿震能量具有耗散作用的卸压结构体,对被保护层工作面起到了降压-减震-吸能的作用,降低了被保护层的冲击危险性。通过数值模拟对比,相对于非保护层开采而言,保护层工作面回采前巷道围岩应力降低了2.0~4.0倍,回采期间巷道围岩应力降低了2.3~3.5倍,有效降低了被保护层工作面采掘期间的围岩应力。通过现场试验验证,保护层开采后,最大水平主应力释放率为28.2%,垂直应力释放率为50.4%,最小水平主应力释放率为23.5%;相对于非保护层开采,保护层开采后被保护层的日微震总能量最大值、日微震总能量平均值、日微震总频次最大值和日微震总频次平均值分别降低了95.7%、92.2%、72.7%及65.4%,表明保护层开采能够有效降低被保护层巷道的围岩应力,降低微震能量及频次,防冲效果显著。 展开更多
关键词 保护层开采 冲击地压 采动应力场 数值模拟 微震能量
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远距离下保护层开采卸压增透效应及瓦斯抽采方案 被引量:4
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作者 杨科 孙啸天 +2 位作者 刘帅 郭鹏慧 张寨男 《矿业安全与环保》 CAS 北大核心 2024年第2期1-9,共9页
针对深部远距离下保护层开采后上覆被保护层卸压及瓦斯治理难的问题,以朱仙庄煤矿Ⅲ1031工作面工程条件为背景,采用相似模拟和数值模拟相结合的方法,研究了远距离下保护层开采过程中覆岩的应力演化规律、变形破坏特征和卸压增透效果。... 针对深部远距离下保护层开采后上覆被保护层卸压及瓦斯治理难的问题,以朱仙庄煤矿Ⅲ1031工作面工程条件为背景,采用相似模拟和数值模拟相结合的方法,研究了远距离下保护层开采过程中覆岩的应力演化规律、变形破坏特征和卸压增透效果。结果表明:保护层开采,产生延伸至被保护层的纵贯式穿层裂隙,基本顶发生平均步距15 m左右的周期破断,煤层压力先减小,采空区中部重新压实后,应力开始逐渐恢复;在围岩内形成应力增高区域,而应力在向采空区中部演化时,则以近似于弧状的应力递减圈形态发育。因煤层采动在采空区两侧形成离层裂隙发育区,为瓦斯流动提供通道,被保护层也因此得到卸压,其卸压率达到0.91,增透率增幅为5%~20%,被保护层出现明显卸压增透效应。为解决保护层开采后瓦斯需卸压抽采的问题,设计了穿层钻孔、顺层钻孔、高位钻孔配合拦截钻孔和采空区埋管的瓦斯抽采方案。 展开更多
关键词 卸压增透 瓦斯抽采 远距离 保护层开采 相似模拟 数值模拟
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保护层开采下伏煤岩应力释放与卸压程度识别 被引量:2
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作者 柴敬 兰浩 +11 位作者 马晨阳 张丁丁 雷武林 郑忠友 朱磊 韩刚 解嘉豪 孙凯 陈云民 丁国利 缪小冬 张有志 《煤炭学报》 CSCD 北大核心 2024年第S2期553-564,共12页
保护层开采是防治煤矿冲击地压灾害的有效方法之一,其下伏煤岩的卸压程度衡量是关键,提出了以应力释放率为指标的卸压程度判别方法。通过弹塑性力学理论建立了底板力学模型,给出底板任意一点的应力释放率计算式;结合滑移线场理论,分析... 保护层开采是防治煤矿冲击地压灾害的有效方法之一,其下伏煤岩的卸压程度衡量是关键,提出了以应力释放率为指标的卸压程度判别方法。通过弹塑性力学理论建立了底板力学模型,给出底板任意一点的应力释放率计算式;结合滑移线场理论,分析了工作面推进过程中底板的力学状态及破坏形式;运用数值模拟计算获得了底板沿工作面走向及倾向的应力释放率分布规律,并与应力释放率计算式相比较,2者的分布曲线具有较好的一致性;采用分布式光纤及光纤光栅监测技术,以葫芦素煤矿2^(-1)煤21104工作面底板不同深度的应力监测结果分析应力释放的规律。结果表明:受煤层开采及底臌影响,底板5m范围内的应力扰动较为剧烈,应力释放率表现出了不规律性;获得了底板不同深度的应力释放率峰值及平稳值。依据应力释放率分布曲线,揭示了卸压程度与底板深度、回采工作面推进距离的变化规律,得出相比浅部岩层,底板深部岩层的应力恢复速率更快、所需时间更短。保护层开采下伏煤岩在底板10、20、30m处,卸压程度最大可达44%、64%及85%,而随着底板应力的逐渐恢复,最终达到56%、72%及89%,且卸压程度由卸压前期到后期的过程中,其底板的卸压角及卸压范围逐渐增大。研究结果对保护层开采底板卸压识别、指导保护层合理开采具有重要的理论和实践意义。 展开更多
关键词 保护层开采 冲击地压 应力释放率 光纤监测技术 卸压程度
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下保护层开采扰动卸压效应及瓦斯与煤自燃协同治理技术 被引量:4
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作者 张创业 王晓川 +2 位作者 吕有厂 许超宇 李振兴 《矿业安全与环保》 CAS 北大核心 2024年第3期65-71,77,共8页
为提高深部高瓦斯易自燃煤层灾害治理水平,探索合理的下保护层开采条件下瓦斯与煤自燃协同治理方法,以平煤十二矿己18煤层为研究对象,分析开采扰动被保护层的移动破坏特征,阐明扰动效应对被保护层煤岩体及瓦斯渗流产生的影响规律,制订... 为提高深部高瓦斯易自燃煤层灾害治理水平,探索合理的下保护层开采条件下瓦斯与煤自燃协同治理方法,以平煤十二矿己18煤层为研究对象,分析开采扰动被保护层的移动破坏特征,阐明扰动效应对被保护层煤岩体及瓦斯渗流产生的影响规律,制订相应的瓦斯治理与煤自燃防治协同技术。结果表明:在己18煤层开采扰动影响下,被保护层卸压效应显著,煤层沿垂直方向膨胀变形量大于0.300%,煤层透气性增大,突出危险性降低;矿井采用的穿层仰孔、顺层长钻孔、高抽巷穿层钻孔、采空区埋管等下保护层工作面立体全覆盖瓦斯抽采技术能够有效解决矿井瓦斯问题;同时配合通风管理优化、预测预报、隔离降温的综合防灭火技术,可以有效控制煤层自然发火危险性。 展开更多
关键词 保护层开采 上覆岩 卸压增透 瓦斯抽采 防灭火 协同治理
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保护层开采与卸压瓦斯协同抽采技术研究与应用 被引量:2
7
作者 张兆一 《矿业安全与环保》 CAS 北大核心 2024年第4期74-79,共6页
针对深部低透突出煤层群下保护层开采后上覆被保护层卸压瓦斯及下保护层瓦斯协同抽采的难题,新景矿采用“地面井预抽+高(低)位抽采巷”实现了被保护层卸压瓦斯及上隅角瓦斯的协同抽采。综合应用机械造穴、地面井压裂等增透措施,提高了... 针对深部低透突出煤层群下保护层开采后上覆被保护层卸压瓦斯及下保护层瓦斯协同抽采的难题,新景矿采用“地面井预抽+高(低)位抽采巷”实现了被保护层卸压瓦斯及上隅角瓦斯的协同抽采。综合应用机械造穴、地面井压裂等增透措施,提高了新景矿15号煤层抽采效率。增透前后支管抽采瓦斯纯流量提高了2.27倍,缩短了保护层工作面预抽瓦斯的达标时间;通过对比15号煤层开采前后3号、8号及9号被保护层的卸压瓦斯地面井抽采瓦斯纯流量提高了1.85倍,实现了保护层与被保护层瓦斯的协同抽采,开采突出煤层群做到安全可控,对阳泉矿区煤层群安全高效开采具有重要的参考意义。 展开更多
关键词 突出煤 大区域瓦斯治理 协同抽采 增透技术 保护层开采
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上保护层开采下特厚突出煤层沿空巷道合理位置研究
8
作者 任启寒 《煤炭工程》 北大核心 2024年第6期21-27,共7页
基于上保护层开采下特厚煤层瓦斯地质条件,综合理论分析、数值模拟、工程实践等方法,对采空区侧向应力分布特征、突出危险性预测指标变化规律及沿空巷道合理位置进行了研究。结果表明:上保护层开采后裂隙岩体存在应力恢复效应,应力恢复... 基于上保护层开采下特厚煤层瓦斯地质条件,综合理论分析、数值模拟、工程实践等方法,对采空区侧向应力分布特征、突出危险性预测指标变化规律及沿空巷道合理位置进行了研究。结果表明:上保护层开采后裂隙岩体存在应力恢复效应,应力恢复后采空区侧向应力峰值会向采空区方向移进;根据采空区侧向不同距离下的煤体突出预测指标测试结果划分了充分卸压排放区、有效卸压排放区及危险区域,结合工程类比、数值模拟结果、隔绝采空区气体需要,确定了沿空煤柱留设宽度为5~7 m;调整后巷道掘进期间突出预测指标及回风瓦斯浓度最大值分别为0.16 mL/(g·min^(1/2))、0.22%,与未调整之前相比降幅分别达到66%、35.3%,保证了巷道安全掘进,验证了沿空煤柱留设的合理性。 展开更多
关键词 保护层开采 特厚煤 突出危险 侧向应力 煤柱宽度
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保护层开采工作面瓦斯涌出量预测 被引量:71
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作者 戴广龙 汪有清 +2 位作者 张纯如 李庆明 邵广印 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第4期382-385,共4页
分析了分源法预测保护层工作面瓦斯涌出量理论和保护层开采时上覆煤岩层采动裂隙的分布,然后应用分源法预测了谢桥矿1242(1)保护层开采工作面瓦斯涌出量,预测结果为15.93-17.22 m3/min,误差为3.3%-4.5%.
关键词 保护层开采 瓦斯涌出量 预测 瓦斯治理
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保护层开采过程中煤岩损伤与瓦斯渗透性的变化研究 被引量:38
10
作者 高峰 许爱斌 周福宝 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第12期1979-1984,共6页
针对煤岩体损伤破坏特征,定义了煤岩体结构损伤变量,建立了相应的弹塑性损伤本构方程,并完成了有限元源程序的二次开发,利用此程序对乌兰煤矿双保护层开采实例进行了计算分析,给出了被保护层损伤程度和渗透性系数的变化规律,计算结果表... 针对煤岩体损伤破坏特征,定义了煤岩体结构损伤变量,建立了相应的弹塑性损伤本构方程,并完成了有限元源程序的二次开发,利用此程序对乌兰煤矿双保护层开采实例进行了计算分析,给出了被保护层损伤程度和渗透性系数的变化规律,计算结果表明:7、8号煤层开采后,被保护2、3号煤层出现张拉损伤,煤层应力显著释放,煤岩体的渗透性急剧提高,有利于瓦斯运移和煤层瓦斯抽采,这与工程实际相吻合。 展开更多
关键词 保护层开采 损伤 瓦斯 渗透性
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上保护层开采下煤岩强扰动力学行为与渗透特性 被引量:30
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作者 任伟光 周宏伟 +3 位作者 薛东杰 王路军 荣腾龙 刘建锋 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第5期1473-1481,共9页
保护层开采在低渗透高瓦斯近距离煤层中得到广泛应用,研究保护层开采扰动下的煤岩强扰动力学行为与渗透特性为进一步更加高效安全的开采被保护层煤层提供了理论支持。选取平煤集团十二矿上保护层己14煤层工作面己14-31010和被保护层己1... 保护层开采在低渗透高瓦斯近距离煤层中得到广泛应用,研究保护层开采扰动下的煤岩强扰动力学行为与渗透特性为进一步更加高效安全的开采被保护层煤层提供了理论支持。选取平煤集团十二矿上保护层己14煤层工作面己14-31010和被保护层己15煤层工作面己15-31030为研究对象,进行相似模拟试验和保护层开采过后被保护煤层受力分析。通过相似材料模拟试验获取保护层开采方式下被保护层的受力情况,上保护层开采过程中,煤层压力先增大后减小,采空区重新压实稳定后,应力状态近似恢复到原岩应力状态。通过对保护层开采后的被保护煤层受力分析获取煤层变形后的应力状态,上保护层开采过后,被保护层煤层产生变形,煤层上部分膨胀变形,应力小于原岩应力;下部分煤层压缩,应力大于原岩应力。结合二者的结果获取保护层开采方式下室内试验中被保护层煤层应力加载路径。依据被保护层煤层应力加载路径,设计进行采动耦合应力路径下的煤样渗流试验。试验结果表明:上保护层煤层开采过程中,同等试验条件下,被保护层煤层可承受的上保护层开采扰动应力越大,被保护层煤层开采过程中的煤体破坏应力峰值越大,体积应变越大;被保护层煤层开采过程中,M组煤样和N组煤样应力应变曲线与常规保护层卸荷三轴试验相比,扩容点出现位置明显提前;同等应力状态下,水压越大,煤样的体积应变越大;被保护层煤层开采过程中,M组煤样初始围压为35MPa,围压对渗透率的影响大于轴压的影响,N组煤样初始围压为20MPa,围压、轴压交替对渗透率产生主要影响,渗透率曲线呈现“W”型。两组试验中,扰动应力最大的试样破坏前的渗透率普遍大于其他试样的渗透率。 展开更多
关键词 保护层开采 低渗透高瓦斯近距离煤 采动耦合应力路径 扰动应力 渗透率
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近距离薄煤层群上保护层开采邻近层卸压瓦斯抽采模式探究 被引量:17
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作者 胡杰 冯康武 +1 位作者 孙臣 陈渝 《中国安全生产科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2021年第11期65-71,共7页
为研究近距离薄煤层群上保护层开采期间邻近层卸压瓦斯对回采工作面瓦斯涌出的影响,进而有效杜绝保护层开采过程中工作面瓦斯积聚或超限等事故,结合煤岩体破碎前“应力-裂隙-渗透率”间关系,建立卸压瓦斯三维渗流模型。采用Flac^(3D)软... 为研究近距离薄煤层群上保护层开采期间邻近层卸压瓦斯对回采工作面瓦斯涌出的影响,进而有效杜绝保护层开采过程中工作面瓦斯积聚或超限等事故,结合煤岩体破碎前“应力-裂隙-渗透率”间关系,建立卸压瓦斯三维渗流模型。采用Flac^(3D)软件,以新维煤矿煤层条件为工程背景,研究保护层开采过程采场渗透率沿纵向分布规律,确立下保护层C3煤层处于三维增渗区、C7与C8号煤层处于水平增渗区。基于此,提出“近场定向钻孔全覆盖抽采与远场穿层钻孔层间卸压抽采结合”的瓦斯治理技术模式,并开展现场试验,结果表明:试验工作面回风瓦斯浓度降低44.4%,绝对瓦斯涌出量降低52.3%,该模式可显著提高卸压瓦斯的治理效果,为类似工况下的保护层开采提出1种新的瓦斯抽采模式,具有一定的指导及借鉴意义。 展开更多
关键词 薄煤 保护层开采 卸压瓦斯 瓦斯抽采模式 数值计算
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保护层开采效果测评指标及应用研究 被引量:22
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作者 王志亮 杨仁树 张跃兵 《中国安全科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2011年第10期58-63,共6页
为深入分析保护层开采的实施效果,依据煤岩卸压变形理论和瓦斯运移特性,建立保护层开采测评指标体系,并选择淮南矿区对指标现场应用方法进行分析。研究结果表明:测评体系包括保护范围和保护效果两部分,其中,瓦斯压力、瓦斯含量、煤层透... 为深入分析保护层开采的实施效果,依据煤岩卸压变形理论和瓦斯运移特性,建立保护层开采测评指标体系,并选择淮南矿区对指标现场应用方法进行分析。研究结果表明:测评体系包括保护范围和保护效果两部分,其中,瓦斯压力、瓦斯含量、煤层透气性系数、煤层顶底板相对变形、瓦斯抽放量、突出指标的变化等因素可作为效果考察的现场测评指标。保护层开采后,应首先明确其保护范围,然后再对保护效果分别从煤体力学特性、煤层瓦斯特性和煤层开采动力特性3方面进行综合分析,按照现场实测值与指标临界值的对比,即可系统地定量评价保护层开采的效果。 展开更多
关键词 保护层开采 测评效果 指标体系 瓦斯防治 保护范围
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上保护层开采相似模拟实验台的研发及应用 被引量:14
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作者 李树刚 魏宗勇 +2 位作者 潘红宇 王琳华 张少龙 《中国安全生产科学技术》 CAS CSCD 2013年第3期5-8,共4页
基于对上保护层的开采及其渗透性影响因素的分析,自行研制了上保护层开采时被保护层渗透性测试相似模拟实验台。本实验台解决了对两煤层处于不同间距及不同采高条件下的开采过程中,被保护层渗透性变化的问题。实验结果表明,被保护层随... 基于对上保护层的开采及其渗透性影响因素的分析,自行研制了上保护层开采时被保护层渗透性测试相似模拟实验台。本实验台解决了对两煤层处于不同间距及不同采高条件下的开采过程中,被保护层渗透性变化的问题。实验结果表明,被保护层随工作面的推进,瓦斯渗流速度的变化趋势,经历了由原始渗透性先降低、后升高、再降低、再升高、最后保持不变的过程。 展开更多
关键词 保护层开采 保护 实验台研发 相似模拟 渗透性
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不同间距上保护层开采卸压效应UDEC数值模拟 被引量:8
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作者 李树刚 索亮 +3 位作者 林海飞 赵鹏翔 王翠霞 魏宗勇 《辽宁工程技术大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2014年第3期294-297,共4页
为了对比研究不同间距上保护层开采时对被保护煤层的保护效果,利用UDEC软件对不同间距上保护层开采卸压效应进行了数值模拟,得到不同间距保护层开采时,被保护层在开采过程中的垂直应力和位移变化规律,结果表明:上保护层开采后,采空区下... 为了对比研究不同间距上保护层开采时对被保护煤层的保护效果,利用UDEC软件对不同间距上保护层开采卸压效应进行了数值模拟,得到不同间距保护层开采时,被保护层在开采过程中的垂直应力和位移变化规律,结果表明:上保护层开采后,采空区下部的被保护层垂直应力随间距的减小而减小,垂直位移随间距的减小而升高.并且模拟得出开采后不同间距被保护层的卸压率、卸压角和变形膨胀率,为预防煤与瓦斯突出,优化卸压瓦斯抽采系统,提高卸压瓦斯抽采质量浓度、抽采量以及抽采率提供了一定理论依据. 展开更多
关键词 不同间距 保护层开采 数值模拟 卸压 垂直应力 垂直位移
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淮南矿区保护层开采卸压范围及瓦斯抽采地面井部署 被引量:8
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作者 武杰 桑树勋 +3 位作者 方良才 黄华州 吴国代 杨欣超 《煤田地质与勘探》 CAS CSCD 北大核心 2010年第3期10-14,共5页
以保护层卸压开采和卸压瓦斯地面井抽采工程实践取得的大量资料为基础,结合采区上覆岩层变形变位检测和煤岩层力学性质实验室测试结果,总结了煤与煤层气开采地质条件,讨论了确定保护层开采有效卸压范围的方法,得到了淮南矿区保护层开采... 以保护层卸压开采和卸压瓦斯地面井抽采工程实践取得的大量资料为基础,结合采区上覆岩层变形变位检测和煤岩层力学性质实验室测试结果,总结了煤与煤层气开采地质条件,讨论了确定保护层开采有效卸压范围的方法,得到了淮南矿区保护层开采有效卸压范围的结果,分析了其对卸压瓦斯地面井部署的影响,提出了淮南矿区卸压瓦斯地面井部署的建议。研究结果表明:淮南矿区11-2保护层的最大有效保护距离为117 m,11-2保护层的开采对13-1被保护层的保护是有效的;走向有效卸压保护角为64°,倾向有效卸压保护角下方为77°、上方为83°,被保护层的卸压范围相对于保护层下部内错15.4 m,上部内错8.2 m;地面井应部署在走向上距始采线37 m外,倾向上靠近回风巷13~30 m之间的位置。研究结果对实现煤层气高效、持续、稳定的抽采和煤与煤层气共采意义重大。 展开更多
关键词 保护层开采 卸压范围 卸压瓦斯抽采 地面钻井 井位部署
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保护层开采过程中增透效果及卸压范围研究 被引量:14
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作者 陈思 石必明 +1 位作者 穆朝民 陆占金 《煤炭科学技术》 CAS 北大核心 2013年第4期45-49,共5页
基于保护层开采条件下煤层变形破坏特征,采用RFPA2D-flow数值模拟软件,对被保护煤层的应力分布特征、煤层透气性变化规律和煤层变形量进行了数值模拟分析;同时对潘三矿近水平煤层进行下保护层开采试验研究,考察了保护层开采保护边界范... 基于保护层开采条件下煤层变形破坏特征,采用RFPA2D-flow数值模拟软件,对被保护煤层的应力分布特征、煤层透气性变化规律和煤层变形量进行了数值模拟分析;同时对潘三矿近水平煤层进行下保护层开采试验研究,考察了保护层开采保护边界范围的卸压增透效果。结果表明,保护层开采后,过渡卸压区内煤体膨胀率为1.85%,煤层透气性系数可增大到原来的70倍。结合瓦斯抽采可以使保护层在走向方向和倾斜方向的有效保护卸压角从原来的锐角扩展到90°,使被保护煤层的卸压范围得到扩大。 展开更多
关键词 保护层开采 透气性 保护范围边界 数值模拟
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保护层开采上覆煤层变形特性数值模拟 被引量:140
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作者 石必明 刘泽功 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第1期17-22,共6页
基于岩石破裂损伤理论和有限元计算方法,利用RFPA应用系统模拟分析了保护层开采过程中,被保护层层厚变形规律、煤层水平变形特征和保护层与被保护层之间的相对层间距对被保护层保护效果的影响,认为随着保护层采煤工作面向前推进,被保护... 基于岩石破裂损伤理论和有限元计算方法,利用RFPA应用系统模拟分析了保护层开采过程中,被保护层层厚变形规律、煤层水平变形特征和保护层与被保护层之间的相对层间距对被保护层保护效果的影响,认为随着保护层采煤工作面向前推进,被保护层垂直变形呈现"M"型分布;卸压区煤层水平变形呈现拉抻和挤压状态,增加该区域煤体机械破坏,有利于被保护层次生裂隙的发育;相对层间距对被保护层卸压变形产生较大影响,相对层间距愈大,其变形量减小,不利于煤层离层裂隙和破断裂隙的产生.对数值模拟结果与现场实际测定结果进行对比分析,两者基本吻合. 展开更多
关键词 保护层开采 数值模拟 煤岩变形 煤与瓦斯突出
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保护层开采卸压增透效应及其定量表征方法研究 被引量:10
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作者 李圣伟 高明忠 +2 位作者 谢晶 谭强 邱治强 《四川大学学报(工程科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第S1期1-7,共7页
保护层开采是高突矿井瓦斯治理的主要方式及开采方法,然而其卸压增透效果当前无法量化表征,缺乏评价体系。基于平板流体模型增透率理论,结合平煤十矿地质条件,通过离散单元法建立保护层开采数值模型,获得保护层开采不同距离时采空区下... 保护层开采是高突矿井瓦斯治理的主要方式及开采方法,然而其卸压增透效果当前无法量化表征,缺乏评价体系。基于平板流体模型增透率理论,结合平煤十矿地质条件,通过离散单元法建立保护层开采数值模型,获得保护层开采不同距离时采空区下方的增透率图谱及被保护层的应力分布。结果表明:保护层开采过程中,采面前方15 m处支撑压力会出现应力峰值,随着采面的推进,增透率与现场瓦斯流量呈现正相关关系;在采空区下方,被保护层卸压及增透效应明显,且卸压区范围与增透率分布集中区域基本一致,均随采空区范围的扩大而增大。该研究成果证实了增透率理论可作为保护层开采卸压增透指标,为现场保护层回采设计、瓦斯抽采设计范围的确定提供更加科学的依据。 展开更多
关键词 保护层开采 增透率 卸压 数值模拟
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UDEC下保护层开采裂隙演化及瓦斯渗流规律 被引量:13
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作者 高保彬 李回贵 王洪磊 《河南理工大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2013年第5期518-522,共5页
为了研究中远距离下保护层开采后的裂隙演化与瓦斯渗流规律,运用UDEC 4.0离散元数值模拟软件,以郭庄矿为研究对象对中远距离下保护层开采后的裂隙演化与瓦斯渗流规律进行了数值模拟研究,并进行了现场验证.模拟结果较好地再现了中远距离... 为了研究中远距离下保护层开采后的裂隙演化与瓦斯渗流规律,运用UDEC 4.0离散元数值模拟软件,以郭庄矿为研究对象对中远距离下保护层开采后的裂隙演化与瓦斯渗流规律进行了数值模拟研究,并进行了现场验证.模拟结果较好地再现了中远距离下保护层开采过程中上覆岩层裂隙的发育情况和发育程度,揭示了被保护层瓦斯压力和瓦斯流量的变化规律.现场结果表明,中远距离下保护层开采过后,瓦斯压力降低了0.5 MPa;瓦斯含量降低了5.25m3/t;透气性系数增加到了原来的600多倍. 展开更多
关键词 保护层开采 裂隙演化 瓦斯渗流 UDEC 中远距离
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