矿井巷道多远瓦斯气体爆轰演变机理及隔爆巷道灯研究

采动覆岩裂隙场演化及瓦斯运移规律研究--《重庆大学》2012年硕士论文
采动覆岩裂隙场演化及瓦斯运移规律研究
【摘要】:采动覆岩裂隙演化与卸压瓦斯运移规律是“煤与瓦斯安全共采”技术的核心,也是煤矿绿色开采技术的重要内容之一。本文以平煤十矿己15煤层为研究对象,采用FLAC3D、UDEC数值模拟软件分别分析了采动覆岩应力场变化和裂隙场的分布规律,通过分析模拟结果提取了裂隙场的三维工程简化模型,结合多物理场耦合分析软件COMSOL MULTIPHYSICS,对U型和U型+走向高抽巷两种通风系统下的采空区卸压瓦斯的分布规律进行模拟,取得以下主要研究成果:
①对采空区覆岩破断离层规律进行了分析,认为在整个采场覆岩中形成了一个可满足工程精度的、较为形象的采动裂隙矩形梯台,而且可以把矩形梯台近似为非均质的多孔介质,为在其中进行瓦斯运移规律的研究提供了理论基础。
②原煤试件全应力应变过程的渗透率随着轴向应变的增加先减小后增大;原煤试件加卸载条件下,煤样的渗透率在达到峰值强度的40%~60%突然增大,而后持续一段时间,然后在煤样破坏段再次急剧增加;相同的围压和瓦斯压力条件下,煤样加卸载条件下的峰值强度比常规三轴条件下的峰值强度要低。
③采用FLAC3D数值软件分析了煤层开采后覆岩的应力分布规律以及塑性破坏形态,覆岩破坏形态沿煤层走向垂直剖面呈马鞍状,沿平行煤层剖面看,距煤层较近处顶板塑性破坏区为圆角矩形圈,随着距离煤层高度的增大,顶板塑性破坏区域形态趋于椭圆形。
④采用UDEC数值模拟软件分析覆岩垮落后的形态。根据UDEC模拟的垮落形态图,结合前人的研究成果,勾画出了采动裂隙矩形梯台的三维空间图,根据本文研究的对象,确定了裂隙圈的范围,采动裂隙矩形梯台的高度以及断裂角等参数。
⑤数值模拟软件COMSOL模拟结果显示:U型通风系统条件下,工作面上隅角,瓦斯浓度大大超过了1%的限制要求;U型+走向高抽巷条件下,高抽巷对气流的导向作用使采空区深部高浓度瓦斯和工作面新鲜风流向高抽巷口汇集,改变了瓦斯浓度分布,上隅角瓦斯浓度降到1%以下。
【关键词】:
【学位授予单位】:重庆大学【学位级别】:硕士【学位授予年份】:2012【分类号】:TD712【目录】:
摘要3-4ABSTRACT4-91 绪论9-15 1.1 课题的提出9-10 1.2 国内外研究现状分析10-13
1.2.1 采动覆岩裂隙场演化规律研究现状10-11
1.2.2 瓦斯渗流理论研究现状11-12
1.2.3 采动裂隙场瓦斯运移规律的研究现状12-13 1.3 已有研究的不足13 1.4 本文主要研究内容13-14 1.5 研究方法14-152 采动覆岩裂隙场分布规律研究15-23 2.1 采动覆岩裂隙场的破坏形式15-16 2.2 采动覆岩裂隙场的划分16-18
2.2.1 采动覆岩裂隙场三区划分16-17
2.2.2 采动覆岩裂隙场三带划分17-18 2.3 采动裂隙场的空间形态18-20 2.4 采动裂隙场的多孔介质性质20-21
2.4.1 采动裂隙的特点20
2.4.2 裂隙场的多孔介质性质20-21 2.5 小结21-233 煤岩加卸载条件下力学性质及渗流规律研究23-31 3.1 实验系统描述23-24 3.2 试验方案及步骤24-25 3.3 试验结果及分析25-30
3.3.1 常规三轴含瓦斯煤岩力学和渗流实验25-27
3.3.2 加卸载条件下含瓦斯煤岩力学和渗流实验27-30 3.4 本章小结30-314 采动应力场演化 FLAC3D数值模拟31-41 4.1 FLAC3D软件介绍31-33
4.1.1 基本概念31
4.1.2 力学模型31-33
4.1.3 基本假设33 4.2 计算模型的建立33-35 4.3 数值模拟结果分析35-40
4.3.1 采动覆岩应力变化规律分析35-36
4.3.2 采动覆岩破坏规律36-37
4.3.3 采动覆岩卸压区形态分析37-40 4.4 小结40-415 采动裂隙场演化 UDEC 数值模拟41-51 5.1 UDEC 软件介绍41-43
5.1.1 基本概念41
5.1.2 UDEC 节理模型41-42
5.1.3 UDEC 屈服准则42-43
5.1.4 模型的设计原则43 5.2 模型的建立43-45
5.2.1 数值计算模型43-44
5.2.2 计算模型力学参数44
5.2.3 计算模型边界条件44-45 5.3 采动岩体裂隙演化数值模拟结果分析45-48 5.4 采动裂隙矩形梯台主要参数48-50 5.5 小结50-516 采动裂隙场中瓦斯运移规律数值模拟分析51-69 6.1 采动裂隙场中瓦斯涌出规律51-53
6.1.1 采动裂隙场中瓦斯来源51-52
6.1.2 采动裂隙场中瓦斯来涌出量分析52-53 6.2 采动裂隙场中卸压瓦斯运移数学模型53-56 6.3 采动裂隙场中瓦斯运移的 COMSOL 数值建模56-60
6.3.1 数值模拟软件 COMSOL 简介56
6.3.2 采场几何模型及网格划分56-58
6.3.3 主要模型参数的确定58-60 6.4 采动裂隙场中瓦斯运移规律的数值模拟分析60-66
6.4.1 U 型通风系统瓦斯运移规律数值模拟60-64
6.4.2 U 型+走向高抽巷通风系统瓦斯运移规律数值模拟64-66 6.5 小结66-697 结论及展望69-71 7.1 主要结论及创新点69-70
7.1.1 主要结论69
7.1.2 主要创新点69-70 7.2 研究展望70-71致谢71-73参考文献73-77附录77 A 作者在攻读学位期间发表的论文目录77 B 作者在攻读学位期间参与的科研项目77 C 作者在攻读学位期间获得的奖励77
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京公网安备75号充注惰气抑制矿井火区瓦斯爆炸机理--《煤矿安全》2003年02期
充注惰气抑制矿井火区瓦斯爆炸机理
【摘要】:从燃烧学、爆炸学及链式反应基本观点出发 ,分析了惰性气体抑制矿井火区瓦斯爆炸的机理 ;通过小型模拟试验研究了充注惰性气体对抑制火区瓦斯爆炸的作用规律。
【作者单位】:
【关键词】:
【分类号】:TD753【正文快照】:
在灭火过程中采取措施抑制火区瓦斯爆炸是灭火救灾的重要内容。充注惰性气体抑制矿井火区瓦斯爆炸的方法是在与瓦斯矿井火灾的长期斗争中逐渐发展起来的 ,成为解决这一问题的有效的技术途径。实践表明 ,现场技术人员对惰气抑爆技术的理解和掌握程度直接影响到这项技术在救灾
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京公网安备75号关于我校申报2012年度陕西省科学技术进步奖的项目公示-西安科技大学
当前位置:
关于我校申报2012年度陕西省科学技术进步奖的项目公示
&& &西安科技大学拟推荐以下8个项目申报2012年度陕西省科学技术进步奖。为切实做好申报工作,按有关规定,现将项目有关情况进行公示,公示期七天(自3月31日至4月7日)。在公示期内,任何单位或个人,对推荐项目的实质性问题,对项目的完成人、完成单位等持有异议的,均可以书面或电话形式提出异议,异议必须采用实名,其受理单位为我校科技处,受理电话:029-。具体公示内容如下:&
&&& 1、项目名称:井筒基岩冻结法施工解冻水害治理技术研究及应用
&&& 项目完成单位:陕西彬长矿业集团有限公司、中煤科工集团西安研究院、西安科技大学
&&& 项目主要完成人员:严广劳、王蓬、段王栓、王联合、赵强、刘沛林、武光辉、徐栓海、朱明诚、任健喜、张联队、吴璋、袁西亚、刘海成、王辉
&&& 2、项目名称:新型铋基焦绿石介电材料应用基础研究
&&& 项目完成单位:西安科技大学
&&& 项目主要完成人员:杜慧玲、史翔、李会录、崔玉、王婷
&&& 3、项目名称:基于采动裂隙场变化的煤与甲烷共采基础理论
&&& 项目完成单位:西安科技大学
&&& 项目主要完成人员:李树刚、林海飞、张天军、潘红宇、成连华、肖鹏、许满贵、黄金星、王红胜、李莉、王秀林
&&& 4、项目名称:富含水-H2S环境中裂隙煤岩体巷道施工安全与灾害防治技术研究
&&& 项目完成单位:西安科技大学、陕煤集团神木柠条塔矿业有限公司
&&& 项目主要完成人员:谷拴成、樊志斌、王建文、王宏科、苏培莉、党浩宇、路根奎、徐拴海、叶根飞、王& 维、邢龙龙、李金华、李 昂、罗金满、牟林
&&& 5、项目名称:神南矿区柠条塔矿浅埋煤层群大采高开采自燃防治技术研究
&&& 项目完成单位:陕煤集团神木柠条塔矿业有限公司、西安科技大学
&&& 项目主要完成人员:张康顺、党浩宇、李龙清、王建文、文& 虎、赵书明、张辛亥、杨鹏超、金永飞、路根奎、邓& 军、延光生、马& 砺、来& 社、赵米真、王亚超、王宏科、罗振敏、赵建文、翟小伟、张宝杰、张景辉、南伟
&&& 6、项目名称:陕北矿区建设一流现代化矿井综合技术和管理研究
&&& 项目完成单位:陕煤集团神木红柳林矿业有限公司、西安科技大学
&&& 项目主要完成人员:闽龙、张金锁、刘高文、张恩强、王世斌、秦岭、石增武、党明、王苏建、龚尚福、王兴顺.
&&& 7、项目名称:矿井巷道多元瓦斯气体爆轰演变机理及隔爆研究&&&
&& &项目完成单位:西安科技大学
&&& 项目主要完成人员:炎正馨、邓 军、罗振敏、郭长立、刘& 伟、张嬿妮
&&& 8、项目名称:三维地质与矿山巷道建模方法研究&&&
&& &项目完成单位:西安科技大学
&&& 项目主要完成人员:侯恩科、邓念东、赵 洲、罗晓霞、张志华
&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& 西安科技大学
&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&二〇一二年三月三十一日
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