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软硬互层覆岩结构影响卸压瓦斯运–储区交叉融合的厚度比效应 被引量：1
1
作者 赵鹏翔 裴文博 +5 位作者 李树刚 林海飞 卓日升 常泽晨 邵秋冬 马晓川 《煤炭科学技术》 北大核心 2025年第2期163-177,共15页
为掌握软硬互层覆岩结构影响卸压瓦斯运–储区交叉融合的厚度比效应,以不同厚度比的软硬互层覆岩结构为试验对象,利用二维物理相似模拟试验平台,开展软硬互层覆岩结构裂隙演化及破断机制试验,并结合分形理论定量描述软硬互层覆岩结构裂... 为掌握软硬互层覆岩结构影响卸压瓦斯运–储区交叉融合的厚度比效应,以不同厚度比的软硬互层覆岩结构为试验对象,利用二维物理相似模拟试验平台,开展软硬互层覆岩结构裂隙演化及破断机制试验,并结合分形理论定量描述软硬互层覆岩结构裂隙分布特征,根据采动覆岩椭抛带理论,同时引入回转角、贯通度、裂隙率等特征参数,研究软硬互层覆岩结构瓦斯运移区和储集区交叉融合动态变化特征受软硬互层结构厚度比的影响。试验结果表明:瓦斯的运–储区内外边界和运–储交界分别位于分形维数、裂隙贯通度、破断回转角与裂隙率的突变区域,运移区破断回转角大于2.07°,储集区破断回转角为1°~2.07°。瓦斯运移区和储集区破断裂隙贯通度分别为0.6~1.0和0.2~0.6;根据瓦斯运–储区裂隙率、回转角、贯通度的变化,确定瓦斯运移区、储集区与交叉融合区边界,裂隙率、回转角、贯通度呈现先快速减小,后减小速率明显减缓,最后减小速率再次增大的趋势;软硬互层覆岩经历运–储区开始形成、运移区与储集区首次出现、交叉融合区初次形成、交叉融合区扩大、运–储区与交叉融合边界逐渐模糊5个时期,最终形成完整的椭圆抛物带状的覆岩裂隙场;建立软硬互层覆岩结构瓦斯运–储区厚度比效应量化表征模型,同时根据瓦斯运–储区表征参数确定其边界及状态判定流程,确定软硬互层覆岩结构上覆岩层裂隙演化及破断机制。 展开更多
关键词 软硬互层 瓦斯运–储区 交叉融合 厚度比效应 覆岩裂隙
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高瓦斯厚煤层综采工作面推进速度影响下的瓦斯运–储区交叉融合机理 被引量：9
2
作者 赵鹏翔 张文进 +3 位作者 李树刚 卓日升 林海飞 索亮 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第9期3405-3419,共15页
裂隙结构具有复杂性和不规则性,对上覆岩层卸压瓦斯的运移和储集具有决定性影响。为了确定高瓦斯厚煤层综采工作面推进过程中瓦斯运移区和储集区交叉融合的动态变化对瓦斯赋存的影响以及在不同推进速度下上覆岩层中的瓦斯运储规律,采用... 裂隙结构具有复杂性和不规则性,对上覆岩层卸压瓦斯的运移和储集具有决定性影响。为了确定高瓦斯厚煤层综采工作面推进过程中瓦斯运移区和储集区交叉融合的动态变化对瓦斯赋存的影响以及在不同推进速度下上覆岩层中的瓦斯运储规律,采用二维物理相似模拟实验分析覆岩裂隙分布特征和瓦斯运–储区的几何变化规律,探究不同推进速度下运–储区随周期来压交叉融合的变化特征,并以工作面推进速度为关键参数,建立瓦斯运–储区的推速效应量化表征模型,揭示推进速度影响下瓦斯运–储区的对称周期性构建机制。结果表明,瓦斯的运–储区内外边界和运–储交界分别位于裂隙开合度和贯通度的突变区域,随着推进速度的增大,运–储区边界从采空区中部向两侧缩减;随着工作面推进,瓦斯储集区逐渐过渡成为运移区,两区域范围相互交叉融合,整个过程中运–储区在循环“构建—破坏—构建”,最终形成完整的对称椭圆抛物带状的覆岩裂隙场;裂隙熵的变化随工作面的推进先增大后减小,裂隙率的变化随工作面的推进分别经历了2次增大和减小,表明瓦斯运移区和储集区随工作面推进呈“初次形成—交叉融合—区域分离扩大”的动态变化;此外,在采动裂隙椭抛带理论的基础上,构建瓦斯运–储区推速效应量化表征模型,建立瓦斯运–储区边界及状态判定流程,揭示推进速度影响下的瓦斯运–储区交叉融合演化机理和对称形态的周期性构建机制,为研究采空区卸压瓦斯分布和实现瓦斯富集区定向精准抽采提供指导。 展开更多
关键词 高瓦斯厚煤层 推进速度 覆岩裂隙 瓦斯运–储区 交叉融合
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综采工作面采高影响瓦斯运-储区交叉融合机理
3
作者 赵鹏翔 郭旭 +4 位作者 王超 李树刚 卓日升 常泽晨 雷雯 《煤田地质与勘探》 北大核心 2025年第8期31-41,共11页
【目的】煤层采高对覆岩裂隙发育及瓦斯运–储区特征具有显著影响,通过研究不同采高条件下的影响规律,能够指导瓦斯抽采钻孔布置于合适区域,从而有效提升瓦斯抽采效率。【方法】以山西和顺天池煤矿302工作面为研究对象,综合运用物理相... 【目的】煤层采高对覆岩裂隙发育及瓦斯运–储区特征具有显著影响,通过研究不同采高条件下的影响规律,能够指导瓦斯抽采钻孔布置于合适区域,从而有效提升瓦斯抽采效率。【方法】以山西和顺天池煤矿302工作面为研究对象,综合运用物理相似模拟实验、理论分析及工程验证等方法,系统研究2、4、6 m这3种不同采高条件下覆岩裂隙发育特征及瓦斯运–储区的动态演化规律。【结果和结论】基于裂隙开合度突变点(1 m)与贯通度突变点(0.68),将采空区划分为覆岩压实区(开合度≤1 m,贯通度≤0.1)、瓦斯运移区(开合度>1 m,贯通度≥0.68)和瓦斯储集区(开合度>1 m,贯通度<0.68);分析不同采高条件下裂隙发育情况,得出横纵裂隙发育高度与突变频率随采高增加显著提升;通过裂隙率与裂隙熵的同步变化表征瓦斯运移区与储集区的交叉融合状态,区域随周期来压呈现“运储一体−初次形成−交叉融合−区域分离”4阶段演化,对比发现交叉融合层位及范围与采高呈正相关;基于椭抛带理论构建卸压瓦斯运–储区交叉融合采高效应数学模型,提出以裂隙特征参数判定运移区与储集区边界的流程,确定钻孔布置于瓦斯运移区中上部;现场试验表明,定向钻孔布置于运移区中上部时,平均瓦斯抽采量占比达52.3%,该结果验证了理论模型的适用性。研究成果为卸压瓦斯高效抽采提供了理论依据。 展开更多
关键词 采高效应 卸压瓦斯运–储区 交叉融合 覆岩裂隙 物理相似模拟
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