近距离上保护层开采瓦斯运移规律数值分析.pdf

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近距离上保护层开采瓦斯运移规律数值分析张拥军，于广明，路世豹，李亮，杨登峰引言o胁lNumericalanalysisofgasflowlawwithshortdistanceupperprotectivelayerextractionYong-jun，YUzone．ne1迄今为止，保护层开采是防治煤与瓦斯突出最经济最有效的措施【卜21。保护层的超前开采，使上、下地层产生强烈地拉张破坏，上覆煤岩层垮落、破裂、下沉弯曲或者下伏煤岩层的破裂、上鼓，使得第一作者简介：张拥军。男．1974年生，博士后，副教授，主要从事采矿安全、岩土与地下结构工程教学与科研工作。E-mail：zhangyj_bu]l@163．c咖第3I卷增刊12010年8月岩力学摘要。采动裂隙是瓦斯运移的通道，搞清瓦斯运移规律是瓦斯治理的前提。在考虑岩石动态破坏过程和含瓦斯煤岩渗流一应力．损伤耦合的基础上，结合平煤五矿实际地质条件和开采工艺，建立了数值计算模型，应用RFPA．Gas程序模拟了近距离上保护层采动顶底板岩层变形破坏、裂隙演化规律与瓦斯运移规律。模拟结果较好地再现了保护层开采过程中煤岩层应力变化、顶底板损伤及裂隙演化过程，得到了上覆岩层移动的“上三带”(冒落带、裂隙带和弯曲下沉带)和底板变形的“下两带”(底板变形破坏带和弹塑性变形带)。得到了被保护层瓦斯流量分布、瓦斯压力分布和透气系数的变化规律，卸压煤层瓦斯透气性增大了2500倍，得到了煤壁下方压缩区和膨胀区之间的张剪瓦斯渗流通道，并将保护层底板压缩区和膨胀区的瓦斯渗流特征提炼出来：压缩区对应的是渗流减速减量区、膨胀区由卸压膨胀陡变区和卸压膨胀平稳区组成，分别对应着渗流急剧增速增量区和渗流平稳增量区。指出卸压膨胀陡变区是瓦斯突出危险区，为近距离保护层开采瓦斯治理指明了方向。实践表明，瓦斯治理效果显著。关键词：上保护层；采动裂隙；瓦斯运移：应力分布；数值分析中图分类号l文献标识码lprocessandestablishedcouplingrocklaw,roofandreproducedfloordeformationofrocktwosubIsidenceofprotectedunderzonespeedreducecomposedsuddenfluxprovidecontrolagreementlayer；mined土Mechanics文章稿号I1000--7598(2010)增刊I—03粥一07(青岛理工大学土木工程学院，山东青岛266033)OZHANGGuang—ming，LUShi-bao，LILiang，YANGDeng—fengUniversity,Qin#ao，Shaadoz培266033，China)Abstract：Minedthedisaster．BasedbetweeninMinesimulationmodelsystemRFPA．Gassimulatedeformation,fractureevolutionlaw,displacementpermeabilityduringresultsmovementwerebyzones：cavingzone，fracturebendingverticaloverlyingstratum；floorelasto-plasticflux,gaspressuredramaticallyincreasestimes．passagespillarcompressionslressreliefstresssturdyoutburstlayer．Thearestress—reliefeffectsfield．Keyfracture；gasmigration；stressdistribution；numerical收稿H期：2010-{)4-08基金项目：国家自然科学基金项目(No．50904040，No．50874064，No．50804026．No．50904039)；山东省自然科学基金霞点项目(No．Z2007FIO)．RockSoilV01．31Supp．1Aug．2010241A(SchoolofCivilEngineering，QingdaoTechnologicalfractureispassageflow,andpreconditiondynamicfailurecoupledfluid-solidinteractionsoliddeformation,consideringgeologicconditionexcavatingtechniqueNo．5Pingdingshan,anumericalgas-solidtovariationprotectedSgRIn'changeextraction．111evariations