采动与煤岩裂隙演化规律李化敏.pptx

采动与煤岩裂隙演化规律李化敏采动覆岩裂隙动态演化形态及机理分析我国大部分煤矿煤层原始透气性系数较低，地面钻井采气、井下原始煤体抽采和压裂增透试验均表明预抽效果较差，应重点抽采采动影响下的卸压瓦斯。煤层开采后将引起覆岩移动与破断形成采动裂隙带，它的产生发展时空规律及动态变化特征，与卸压瓦斯抽采密切相关采动覆岩裂隙动态演化形态及机理分析走向及倾向物理相似模型FLAC3D模型及网格划分图二、采动覆岩裂隙演化规律模拟实验分析沿倾向破断裂隙分布图沿走向第三排与第七排测线间离层率分布沿走向推进220m时第2~6、6~主关键层间离层率、离层量分布沿工作面倾向的离层量分布规律离层裂隙沿走向及倾向分布具有两大阶段、两个层位及三个区间特征
①阶段1（主关键层接触垮落矸石前）
上层位：垮落的最上位亚关键层上部。离层率及离层量沿走向及倾向分布曲线呈高帽状，采空区中部离层最为发育。
下层位：垮落的最上位亚关键层下部。离层率及离层量沿走向及倾向分布曲线呈驼峰状，沿走向在切眼、工作面附近裂隙发育，采空区中部离层裂隙趋于压实；沿倾向在进回风巷附近裂隙发育，采空区中部裂隙较小②阶段2（主关键层接触垮落矸石后）
主关键层下部离层分布规律类似于阶段1中的第二层位，即在采空区中部离层趋于压实，而在采空区四侧（即切眼、工作面、进风巷及回风巷侧）仍各自保持一个裂隙发育区，关键层下离层沿走向采长分布呈驼峰状裂隙最高位置、垮落高度
与工作面的推进距离之间关系4、采动覆岩裂隙带形态（2）主关键层接触垮落矸石后，主关键层下的采空区中部被压实，但采空区四周裂隙仍可保持，裂隙区及压实区边界线也可近似为直线从外形上看呈梯形状，内外梯形高度相同采动覆岩裂隙动态演化形态及机理分析三、采动覆岩裂隙带空间工程简化模型及参数平行于煤层面剖面，在一矩形框内有一环状裂隙发育区域，在环形圈中部是压实的裂隙，如工作面足够长，则可形成类似于经过圆倒角的矩形，简称圆角矩形环，如果工作面2、采动裂隙带的主要参数3、采动裂隙带动态演化的影响因素采动覆岩裂隙动态演化形态及机理分析四、采动覆岩裂隙动态演化特征及机理分析2、基于弹性薄板的关键层判别条件关键层变形协调判别条件及强度判别条件基于弹性薄板的判别程序结果界面采动覆岩裂隙动态演化形态及机理分析（1）提出了采动裂隙带的工程简化模型，即随工作面的不断推进，覆岩层面离层裂隙和穿层破断裂隙相互贯通后，在整个采空区上覆岩层中，形成了一个类似梯形堤坝状的采动裂隙带，称为采动裂隙的圆角矩形梯台带
（2）分析了影响采动裂隙带形态的主要因素，如煤层开采高度、覆岩岩性、煤岩层倾角及工作面几何参数，并得到了采动裂隙带的演化高度、走向带宽距、倾向带宽距及断裂角等主要参数（3）根据主、亚关键层破断的形态以及主关键层与裂隙带之间的位置关系，采动裂隙带可分为：主关键层接触垮落矸石前形成的完整采动裂隙圆矩梯台带分布状态；主关键层主关键层接触垮落矸石后形成的圆角矩形圈或“O”型圈展布
（4）用弹性薄板理论对采动覆岩进行了分析，建立的关键层变形协调和强度判别条件与各岩层的容重、厚度、弹性模量、抗拉强度、断裂角、泊松比以及工作面的宽度有关，并分析了采动裂隙圆矩梯台带动态演化的力学机理