上保護(hù)層開采條件下瓦斯?jié)B流規(guī)律實驗研究_.pdf_第1頁
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1、論文題目:上保護(hù)層開采條件下瓦斯?jié)B流規(guī)律實驗研究?專業(yè):安全技術(shù)及工程碩士生:張少龍(簽名)指導(dǎo)教師:李樹剛(簽名)摘要保護(hù)層開采是防治煤與瓦斯突出的重要方法,其原理是利用礦山壓力引起的巖層運(yùn)動規(guī)律,使被保護(hù)層產(chǎn)生卸壓膨脹變形,釋放彈性潛能,增大煤層透氣性,從而高效抽采瓦斯。本文運(yùn)用理論分析、相似材料模擬實驗相結(jié)合的研究方法,在不同間距、不同采高的條件下,系統(tǒng)地研究了上保護(hù)層開采條件下瓦斯?jié)B透性演化規(guī)律。通過實驗研究得到保護(hù)層開采過程中

2、,被保護(hù)層隨開采程度的不同,發(fā)生了不同的卸壓效應(yīng),使得被保護(hù)層發(fā)生膨脹變形,其中滲透率發(fā)生了規(guī)律性的變化。隨著工作面推進(jìn)的不同階段,被保護(hù)層經(jīng)歷了原始應(yīng)力平衡、應(yīng)力集中、卸壓膨脹、逐漸壓實、恢復(fù)平衡等5個階段的變化,使得其滲透率也經(jīng)歷了由原始滲透性、減滲減流、卸壓充分高透高流、地壓恢復(fù)減透減流、滲透性恢復(fù)平衡等5個階段組成的變化過程,使氣體在煤層中的滲流速度也同樣出現(xiàn)了先降低后升高再降低最后保持不變的過程。通過對實驗數(shù)據(jù)整理并擬合曲線,

3、當(dāng)上保護(hù)層開采完畢后,被保護(hù)層沿走向方向其滲透率變化曲線呈馬鞍形。且其滲透性變化程度隨著保護(hù)層與被保護(hù)層間距變大而減弱,從而進(jìn)一步說明了保護(hù)層與被保護(hù)層間距越近卸壓效果越明顯。為優(yōu)化卸壓瓦斯抽采系統(tǒng)布置,提高卸壓瓦斯抽采濃度、抽采量及抽采率提供一定理論依據(jù)。關(guān)鍵詞:瓦斯?jié)B流;覆巖裂隙;物理相似模擬;上保護(hù)層開采;卸壓研究類型:實驗研究本文得到國家自然科學(xué)基金(51174157,51104118)、高等學(xué)校博士點(diǎn)基金(2009612111

4、0002)和陜西省教育廳自然科學(xué)研究項目(2010JK681)資助。Subject:ExperimentalStudyofGasSeepageontheProtectiveLayerMiningConditions?Specialty:SafetyTechnologyEngineeringName:ZhangShaolong(Signature)Instruct:LiShugang(Signature)ABSTRACTTheexploi

5、tationofProtectionlayerisanimptantmethodtopreventtheoutburstofcoalgas.Thepurposeofexploitingprotectivelayeristousethelawofrockmotioncausedbytherockpressuresothattheprotectivelayercanreleaseelasticpotentialenergyincreaset

6、heseampermeabilitybecauseoftheswellingdefmationthusgasisexploitedefficiently.Thisessayisbasedonextensivecollectionoftheeticaldocumentresearchusetheresearchmethodofcombingboththeeticalanalysissimilarmaterialsimulationsyst

7、ematicallystudythechangesituationofgaspermeabilitywhenthewkingsurfacechangesundertheconditionsofdifferentspacingmining.TheexperimentalstudyshowsduringtheprocessofexploitationtheProtectionlayertakesdifferenteffectsonpress

8、urereliefduetothedifferentexploitationlevelthismakestheprotectivelayerswollendefmedthepermeabilityratechangesinaregularway.Withthedifferentstagesofwkingfaceimpellingtheprotectivelayeralsoexperiencedthefivedifferentstages

9、ofiginalstressequilibriumthestressconcentrationpressurereliefexpansiongradualcompactionstagerestingtothebalancestagemakingitspermeabilityratealsoexperiencedafivedifferentstagesofiginalpermeabilitylesspermeabilitylessflow

10、pressurereliefhighpermeabilityhighflowthegroundpressurerestingtothelesspermeabilitylessflowthepermeabilityraterestingtothebalancesothatthegasvelocityspeedintherockappearsthesameprocessoffirstdecreasethenincreaseagaindecr

11、easeunchangedfinally.WhentheexploitationofprotectivelayeriscompletedthroughcollectingtheexperimentaldatacurvematchingthepermeabilityratechangecurveofprotectivelayerThispaperisabtainedbyNationalNaturalScienceFoundationpro

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