巨厚火成岩下采动裂隙场与瓦斯流动场耦合规律研究
火成岩分布规律及开采对策研究
火成岩对某矿区煤层影响的探讨罗军成都大地工程设计有限公司【摘要】火成岩侵入煤层使煤层发生位移，局部富集，形成煤包体，破坏了煤层的稳定性，残缺不全，高温烘烤产生接触变质，煤的炭含量增高，挥发分降低，灰分增高，有害成分增多，变成无烟煤和天然焦，成为高变质煤，大大降低了煤的工业利用价值等有害作用。
因此，研究火成岩对煤层的影响是相当有必要的。
额盖力巴依萨依煤矿处于尼勒克县的西北部，与西邻的科尔克煤矿同处同一构造带、同一含煤带，含煤层数基本一致。
本勘查区煤层情况如下：勘查区内煤层赋存于中侏罗统西山窑组(J2x)地层中，其中主要可采煤层分布于该组地层的中下段。
西山窑组地层(J2x)含煤11层，编号从下到上依次为1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11号，可采煤层l、3、5、7号本次及以往工作控制较好。
由于受火成岩的侵入的影响，主采煤层尤其是1、3煤层受岩浆侵蚀较为严重而成为不稳定煤层。
火成岩侵入煤系地层后，对矿井生产造成较大影响，其中主要包括：1)火成岩侵入煤层，吞蚀作用使煤层残缺不全，高温烘烤产生接触变质，煤的炭含量增高，挥发分降低，灰分增高，有害成分增多，变成无烟煤和天然焦，成为高变质煤，大大降低了煤的工业利用价值。
2)火成岩侵入煤层产生强大的推挤力，使煤层发生位移，局部富集，形成煤包体，破坏了煤层的稳定性，增加了开采过程中找煤的工作量，造成矿井产量不稳定。
3)火成岩侵入体可以分成若干细小分支，夹于煤层中间，或呈孤立的不规则瘤状、串珠状等潜入煤层，使煤层结构复杂，降低了煤层的可采性。
4)火成岩侵入体分布在煤层的顶部或底部，特别是顶部更为发育，形成煤层的直接顶或底板；或冲断煤层，破坏了煤层厚度的连续性，其结果造成煤炭资源损失。
5)岩浆热使煤层发生热分解反应，产生大量的CO、CO2、CH4等有害气体，吸附在煤体中，从而增加了煤层中的瓦斯含量。
6）由于火成岩侵入煤层后，易形成裂隙，造成煤层开采过程中顶板水的大量涌出。
深部开采多场耦合含瓦斯煤宏细微损伤机理及裂隙动态演化规律
深部开采多场耦合含瓦斯煤宏细微损伤机理及裂隙动态演化规律一、引言深部煤矿开采过程中，瓦斯爆炸和煤层突出等事故频发，严重威胁着人们的生命财产安全。
因此，深入了解深部开采多场耦合含瓦斯煤宏细微损伤机理及裂隙动态演化规律对于提高安全生产水平具有重要意义。
二、多场耦合含瓦斯煤宏细微损伤机理1. 瓦斯运移与扩散规律当地应力场的变化会导致孔隙压力的变化，从而影响瓦斯运移与扩散规律。
此外，岩层渗透率、孔隙度等参数也会影响瓦斯运移与扩散规律。
2. 煤体损伤演化规律在深部开采过程中，应力场的变化会导致岩体内部出现裂纹和断裂带。
这些裂缝和断裂带会进一步加剧岩体的损伤演化。
3. 煤与岩体相互作用机理在深部开采过程中，不同类型的岩石会相互作用，从而导致煤体的损伤和变形。
例如，煤与围岩之间的摩擦力会影响煤体的变形和裂纹扩展。
三、裂隙动态演化规律1. 裂隙扩展机理在深部开采过程中，应力场的变化会导致岩体内部出现裂纹和断裂带。
这些裂缝和断裂带会进一步加剧岩体的损伤演化，从而影响裂隙扩展机理。
2. 裂隙闭合机理当应力场发生变化时，岩层内部的孔隙压力也会发生变化。
这种压力变化会影响孔隙中气体和液体的运移与扩散规律，从而影响裂隙闭合机理。
3. 裂隙演化模拟方法利用数值模拟方法可以对深部开采过程中裂隙演化进行模拟和预测。
常用的数值模拟方法包括有限元法、离散元法等。
四、结论与展望通过对深部开采多场耦合含瓦斯煤宏细微损伤机理及裂隙动态演化规律的研究，可以更好地预测和控制深部开采过程中的安全风险。
未来，需要结合实际工程情况进一步完善相关理论和技术方法，为深部煤矿开采提供更加可靠的安全保障。
扎根瓦斯防治_守护矿山安全——记西安科技大学安全科学与工程学院安全工程系副主任赵鹏翔
2023年10月 科学中国人 77扎根瓦斯防治 守护矿山安全——记西安科技大学安全科学与工程学院安全工程系副主任赵鹏翔 张 闻 卫婷婷 煤炭在我国能源的构成中占73%，是我国能源安全的“压舱石”。
在我国“富煤、贫油、少气”的资源禀赋现状下，对煤炭资源的开发利用关系到国民经济的可持续发展。
然而，煤层采掘过程所引发的瓦斯异常、瓦斯爆炸及煤与瓦斯突出等事故日益严重，一直是困扰着我国煤炭事业发展的关键问题。
近些年来，随着社会经济的快速发展，科学技术水平的不断提高，煤矿事故的发生率明显下降，但是瓦斯灾害问题依然不容忽视。
扎根在我国煤炭领域攻关探索十余载，西安科技大学安全科学与工程学院安全工程系副主任赵鹏翔教授的科研工作，便是围绕着瓦斯防治问题而展开的。
砥砺深耕，笃行致远。
赵鹏翔深知：“不怕苦、不怕累”是从事煤炭行业科研工作的根本。
在他的科研生涯中，一年365天，有一半的时间他都扎根在煤矿一线，发现问题、解决问题。
至今，他仍记得2010年自己初涉科研工作时，深入陕西彬长矿区大佛寺煤矿中开展研究调查的所见所感，虽然劳累，但更多的是收获和满足。
而正是十几年来的现场锤炼，让他在煤层采动多场耦合理论与瓦斯抽采技术方面的研究中，积累了丰富的经验，并做出了一系列创新性科研成果。
降服瓦斯“猛虎”，守护矿山安全。
在煤炭事业一线，赵鹏翔的科研理想得以燃烧、实现……干一行爱一行1987年，赵鹏翔出生于位于兰沧水之东的甘肃省兰州市。
这里，是西部地区重要中心城市，也是丝绸之路经济带的重要节点城市，在这片历史积淀浓厚的土地上土生土长，锻造了赵鹏翔吃苦耐劳的性格，也更坚定了他学成报国的决心。
在上大学之前，赵鹏翔直言自己没有太多考虑将来的学习、发展方向，直到2006年被西安科技大学安全工程专业录取之后，才开始对矿业安全领域有了全方位的认识。
西安科技大学是西安矿业学院的前身，具有悠久的煤矿研究历史。
而煤矿安全技术领域也是学校专业与学科建设主要依托的领域之一。
火成岩侵蚀条件下采区工作而瓦斯灾害动态治理研究
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１ ４采区下部南到杨庄矿与朱庄 矿矿界 ， 以三水平 １ １ ５ 北
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斯治理采用动 态综合防治技 术 ， 明工作 面 内是 否 因火成岩 的分割 、 在探 穿插和侵入 的情况 下 ， 对有 瓦斯储 集地段
采 用顺层钻孔和 高位钻场及采空 区埋管抽放 方式进行 防治 ， 而对 瓦斯含 量低 的地段 ， 则取 消顺层钻 孔抽放 瓦斯 和增大钻 场抽放 的距 离， 以优化其 防治措施 。在 工作面的回采 实践 中， 即保证 了安全 高效 回采 ， 又节约 了 瓦斯治理成本 ， 同类矿 井的瓦斯 治理 具有 重要借鉴作 用。 对 关键词 ： 火成岩 ； 火成岩侵蚀 ； 高位钻 场 ； 态管理 ； 动 瓦斯抽放
杂 ， 中含一 层 夹矸 ， 层倾 角 ４ ～１。煤 种 牌号 煤层 煤 。 ０， 为贫煤 。５煤层 厚度 平均 ２６ 煤层 结 构较 简单 ， ．ｍ， 煤 层倾角 ４ 一１。煤 种牌 号贫 煤 ， 。 ０， 煤岩 类 型半 亮 型。４ 煤层至 ５煤层间距 ： ６ 平均 ｌｒ左右 （ 图 １ 。 ５～１ｍ， Ｏ ｅ 见 ） 地 质构造情况 ： ４采区下部从煤 层底 板等 高线 Ⅲ５ 走 向形态看 ， 为一个 小型褶 曲， 东边 采 区边 界处 为一
地下工程中的流—固耦合问题的探讨
收稿日期．２００ｌ＿０ｌ＿０５ 作者茴介：禁冰（１９６２一）．女．教授．牌上牛导师。本文编校：冉巧凤
万 方数据
】３０
辽宁工程技术大学学报（自然科学版）
第２０卷
粒、水、气三相相互作用。岩石孔裂隙刚络几何 形状和裂隙表面粗糙度对渗流的影响，固一液两 相介质应力一变形和流动耦合分析，煤与岩体应 力～气（液）渗流耦台分析，煤与岩体应力一气 （液）渗流耦合分析，岩体中应力一热一气（液） 体流动及化学材料渗流耦合分析，岩体内的两相 流动等。
粱冰，孙可明，薛强
（辽宁上程技术＾：学力学与工程科学系，
ｉ［‘ｊ’阜新１２３０００）
摘 要：缸述丁涉厦ｊ篁岩体流体相互作坩的地ｒ流叫祸合理论的进展概况和流固丰禺台作用的基本概念以及存庄的上程背景。主 要讨论，地下ｊ狸ｔｐ渡＋圃、气一固、气一被一周，热坷一流等碍台作Ｊｆｊ的机理、建横方法，如系模型、数值分析息路墨方法受未采 工棒应用・１，主要存在的问题。研究结果表明，进一步发展地下流一同耦合理论对解决地｝工稗的一系列问题肯着重要意义，多田幂耦 台分析足，｝后研究流一固耦台问题的戈键。
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巨厚火成岩下高突煤层工作面瓦斯综合治理技术应用研究
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２１ 年 ８月 ０ １
矿 业 安 全 与 环 保
第 ３ 卷第４期 ８
３７ｍ， 均厚 ２ ８ｍ， 层倾 角平 均 为 １。 ． 平 ． 煤 ３ 。该 工 作 面 里段 为炮 采工 作 面 ， 外段 为综 采工 作 面 。 中 国矿 业 大学 ２ １ 对 Ⅱ１２采 区 １ 层 的 ００年 ０ ０煤 区域划 分 结 果 显 示 ，１１２ Ｉ ０３工 作 面 位 于 突 出 危 险 区。作 为保 护层 开采 工 作 面 ，０煤 层 在 回采 前 已经 １ 采 用大 面积顺 层 钻孔 预抽技 术 消 除 了本 煤层 的工作 面 突 出危 险 ｊ 根 据煤 层赋存 特点 ， 计 在 回采 过程 生， 预 中瓦斯 涌 出量 较 大 ， 根据 顶 板 岩层 裂 隙演 化 和 瓦 需 斯 流动特 点 制订合 适 的瓦斯 综合 治理 措施 。
突 出煤 层 瓦 斯 治 理 措 施 有 区域 性 和 局 部 性 两
种 。对 于 突 出危 险 煤 层 ， 优 先 选 择 保 护 层 开 采 或 应 预 抽煤 层 瓦斯 等 区 域 性 防 治 突 出措 施 ； 煤 层 群 条 在
件 下 ， 优先 选择 开 采保 护 层 。长期 以来 ， 应 国内外 许
１ 试 验 工 作 面 基 本 情 况
试验地点为淮北矿业集 团海孜煤矿 ， 主采煤 其 层为 ７ ８９ １ 煤层 ， 、、、０ 且这 ４个煤层均为煤与瓦斯突 出煤层 。ｌ ０煤层 突出危险性相对 较小 ， 赋存 稳定 ， 选其作 为 中组 煤 ７ ８ ９煤层 的远距 离下 保 护层 。 、、
全高 效开 采 奠定 了基 础 。
图 １ 煤层参数及层 间距 示意图
海 孜矿 中、 西部沿 ５煤 层侵 人 的岩 浆岩 （ 称之 为
流固耦合条件下含瓦斯煤岩力学响应特性及渗流规律研究
摘要煤矿开采过程中，作用在煤岩体上的应力由于工程扰动发生重新分布，其受力路径表现为轴向应力的加载和围压的卸载；同时，由于流体的流动使得煤岩体受到应力场和渗流场的耦合作用。
因此，本论文以原煤和砂岩为研究对象，基于自主研制的“煤岩热流固耦合试验系统(THM-2)”开展了不同加卸载条件下含瓦斯原煤岩的力学特性及渗流规律的试验研究，探讨了不同加卸载速率条件下含瓦斯煤岩的强度、变形及渗透率等变化规律；分析了瓦斯压力对砂岩破坏准则的影响并提出了瓦斯压力作用条件下的修改型H-B强度准则，以此作为煤岩破坏的强度判据。
本文的主要研究成果如下：①开展了加卸载条件下含瓦斯原煤力学特性及渗流演化规律的试验研究。
试验结果表明：含瓦斯煤的力学特性与加卸载速率关系密切。
煤样破坏时的峰值应力σ1、轴向应变ε1和环向应变ε3均随加卸载速率比n的增大呈线性关系增大，体应变εv的变化则相反。
不同加卸载速率比条件下含瓦斯煤的变形模量变化规律大致相同，加卸载速率比n越小，变形模量则越大，且煤样达到峰值应力时，渗透率也越大。
②开展了砂岩在不同加卸载速率条件下力学特性的试验研究。
试验结果表明：砂岩的峰值应力、破坏时的轴向应变及环向应变均随轴向应力加载速率Vσ1的增加呈线性关系增大，随初始围压的升高呈指数型函数关系增大。
定义不同初始围压条件下砂岩从屈服阶段到峰值应力处所产生的轴向应变随时间的变化率为Δε1，砂岩进入屈服阶段后，Δε1随Vσ1的增加而增大，这表明轴向应变快速增大，且增大的速率随Vσ1的增加而增大。
③开展了常规三轴加载条件下瓦斯压力对砂岩力学特性影响的试验研究。
试验结果表明：瓦斯压力对砂岩的峰值应力和弹性模量起到了弱化作用，瓦斯压力条件下砂岩的峰值应力随围压的升高呈非线性关系增大。
运用抛物线型Mohr强度准则、Hoek-Brown(H-B)强度准则对砂岩在瓦斯压力作用下的非线性强度特征进行研究，提出了考虑瓦斯压力作用条件下的修改型H-B强度准则，并以此作为含瓦斯煤岩破坏的强度判据。
基于能量耗散的软硬互层采动裂隙演化规律实验研究
基于能量耗散的软硬互层采动裂隙演化规律实验研究随着我国煤矿开采深度及强度的不断增加,煤层瓦斯灾害随之加强,加之煤层瓦斯赋存的“三高三低”特征,使得单一抽采瓦斯方法的治理效果不甚理想,利用煤层开采后卸压抽采瓦斯,是我国煤矿瓦斯治理的重要方向。
本文系统评述了采动裂隙演化及破断规律、岩石裂隙定量描述分形计算、岩体变形失稳能量分析等诸多成果,认为从能量角度分析采动裂隙演化过程,是定量描述采动裂隙演化及分布机制的关键。
本文选择典型岩样,根据煤层开采过程中煤岩体的力学行为,通过实验室实验研究了单轴循环加载、加载速率、围压、高径比、岩性等条件下岩体变形破坏过程中弹性能密度、耗散能密度变化规律,得到了岩体变形破坏过程中的能量耗散规律,据此构建了基于能量耗散的损伤本构方程,对软硬互层岩体受拉、压应力状态下软硬互层岩体积聚能量进行分析,建立了基于可释放能量的软硬互层岩体破坏准则,以此分析了软硬互层覆岩的破坏类型,受压时,软岩层先于邻近硬岩层发生破坏,而受拉时,软硬互层岩体以形成离层裂隙为主。
通过物理相似模拟实验及FLAC3D数值模拟,分析煤层开采后裂隙发展及分布形态、应力分布、声发射特征随软硬互层厚度比变化曲线,得到软硬互层对采动裂隙演化及分布规律、应力分布、声发射特征的影响规律,随岩性的增强,采动影响范围逐渐减小,而影响强度增大。
通过理论分析,结合物理相似模拟实验及数值分析结果,对岩层自重、上部岩层施加的垂直作用力、层间摩擦力及层间粘结力产生的滑动阻力分布状态进行分析,得到岩层破断后悬伸长度,结合各岩层力学状态及几何尺寸,确定工作面达到一定推进距后岩层破断高度,优化了椭抛带数学模型,进而得到软硬互层条件下采动裂隙分布形态的数学方程。
基于物理相似模拟实验及数值分析结果,从能量耗散角度分析了采动裂隙演化过程,确定了岩层破断后岩块长度、形成裂隙条数、裂隙密度及裂隙分形维数水平分布方程,定量研究了采空区裂隙密度及裂隙分形维数分布规律,得到软硬互层条件下覆岩采动裂隙分布特征。
深部开采多场耦合含瓦斯煤宏细微损伤机理及裂隙动态演化规律
深部开采多场耦合含瓦斯煤宏细微损伤机理及裂隙动态演化规律1. 引言在煤矿深部开采过程中，瓦斯是一个重要的安全隐患，它不仅会引起煤矿瓦斯爆炸，还会导致矿井顶板的破坏和岩爆等问题。
因此，研究深部开采多场耦合含瓦斯煤的宏细微损伤机理及裂隙动态演化规律对于保障矿井的安全运营具有重要意义。
2. 多场耦合含瓦斯煤开采的背景深部开采多场耦合含瓦斯煤是指在深部煤矿开采过程中，存在多种场耦合效应：包括瓦斯-煤体-岩石的耦合效应、瓦斯-顶板-煤柱的耦合效应、岩层结构的变形和煤体损伤等。
这些场耦合效应的交互作用对于矿井的安全运营和瓦斯排放具有重要影响。
3. 宏观损伤机理宏观损伤机理是指在深部开采过程中，矿井的岩石结构和煤体会因为多种因素受到影响而产生损伤，表现为岩层的破裂、煤柱的变形等。
深入了解宏观损伤机理对于预测矿井的稳定性和安全开采具有重要意义。
以下为宏观损伤机理的一些主要内容：3.1 瓦斯对煤体的损伤瓦斯在煤体内部的积聚会导致煤体内部的裂隙形成和扩展，从而引起煤体的损伤。
瓦斯的渗透性和压力会对煤体的物理性质产生影响，同时也会加剧煤体的损伤程度。
3.2 顶板对煤体的损伤在深部开采过程中，顶板的压力会导致煤体的强度下降和破坏，从而引起煤柱的变形和煤层的塌陷。
因此，研究顶板对煤体的损伤机理对于矿井的安全开采非常重要。
3.3 煤柱的应力变化和损伤煤柱是煤田中相对稳定的部分，但在深部开采过程中会受到多种力的作用，从而导致煤柱的应力变化和损伤。
研究煤柱的应力变化和损伤机理对于预测矿井的稳定性具有重要意义。
4. 微观损伤机理微观损伤机理是指在深部开采过程中，岩石和煤体的微观结构会因为外界力的作用而发生变化，进而导致岩石和煤体的损伤。
以下为微观损伤机理的一些主要内容：4.1 微裂纹的形成和扩展微裂纹是岩石和煤体损伤的显著特征，它的形成和扩展会导致岩石和煤体的强度下降和破坏。
深入研究微裂纹的形成和扩展规律对于预测岩石和煤体的损伤具有重要意义。
煤岩瓦斯流动规律的实验研究29煤...
采动裂隙场中瓦斯运移规律实验研究及数值模拟重庆大学硕士学位论文（学术学位）学生姓名：王*指导教师：尹光志教授、博导专业：采矿工程学科门类：工学重庆大学资源及环境科学学院二O一四年四月Experimental Research and Numerical Simulation of Gas Migration Rule inMining-induced Fractures FieldA Thesis Submitted to Chongqing Universityin Partial Fulfillment of the Requirement for theMaster’s Degree of EngineeringByWangBiaoSupervised by Prof. Yin GuangzhiSpecialty:Mining EngineeringCollege of Resources and Environment Science of Chongqing University , Chongqing, China.April, 2014中文摘要摘要采动裂隙场中瓦斯运移规律是实现深部煤与瓦斯共采的重要基础。
本文以打通一矿7#煤层为研究对象，采用含瓦斯煤热流固耦合三轴伺服渗流装置，进行了含瓦斯煤岩力学和渗流特性研究。
建立了采动裂隙场工程简化三维矩形梯台几何模型，采用运移-扩散方程和Fick扩散定理构建瓦斯运移数学模型。
利用COMSOL Multiphysics数值模拟软件，对Y型通风条件下采动裂隙场瓦斯运移规律进行了数值模拟，并与U型通风进行对比，分析两种通风下采动裂隙场中的瓦斯运移及浓度分布规律，得出以下主要研究成果：（1）从煤层微结构、煤层瓦斯赋存状态、采动裂隙场特性及形成过程、卸压煤岩体的渗流特性和影响煤层瓦斯含量的主要因素等几个方面入手对煤层中瓦斯流动特征进行了较深入的理论分析，将采动覆岩用裂隙发育的矩形梯台三维工程模型来描述，并对矩形梯台分区，更为准确的描述了采动条件下采空区裂隙场的分布规律。
脉动载荷下煤体裂隙演化规律及其在瓦斯抽采中的应用研究
脉动载荷下煤体裂隙演化规律及其在瓦斯抽采中的应用研究以《脉动载荷下煤体裂隙演化规律及其在瓦斯抽采中的应用研究》为标题，本文旨在研究脉动载荷下煤体裂隙演化规律及其在瓦斯抽采中的应用。
首先，文章介绍了脉动载荷下煤体裂隙演化的理论，包括煤体裂隙的分类、裂纹的运动规律、压应变的测量原理等；其次，文章进一步分析了脉动载荷下煤体裂隙演化的影响因素，主要裂隙特征参数，以及煤层应力场演化、压强和渐进应力应变曲线与脉动载荷下煤体裂隙演化之间的关系。
此外，文章还探讨了脉动载荷下煤体裂隙演化在瓦斯抽采中的应用，比如裂隙失效性、分布型抽采等方面的研究。
在结论部分，文章总结了脉动载荷下煤体裂隙演化的研究成果，指出了该技术的优势，并讨论了其在瓦斯抽采中的应用前景。
煤炭是我国宝贵的自然资源，其瓦斯抽采是当下发展煤炭经济的重要途径。
传统的瓦斯抽采技术主要依靠压力下降和冒出点的发掘，但由于煤层存在复杂化的室外条件，以及温度、压力的动态变化等原因，会影响煤体的稳定性，从而降低瓦斯抽采的效率。
因此，研究脉动载荷下煤体裂隙演化规律及其在瓦斯抽采中的应用，对于瓦斯抽采技术的改进具有重要意义。
首先，本文对脉动载荷下煤体裂隙演化规律进行了综合性研究，总结出了煤体裂隙的分类，裂纹的运动规律，压应变的测量原理，以及煤层应力场演化、压强和渐进应力应变曲线与脉动载荷下煤体裂隙演化之间的关系等，为此，我们采用了力学实验和数值模拟方法进行验证。
实验结果表明，脉动载荷下煤体裂隙演化的影响因素主要包括：煤层厚度、煤层硬度、裂纹的长度、抽泵的脉动载荷分散程度和煤层的孔隙率等。
同时，从实验中可以看出，这些影响因素都会对煤体裂隙的演化产生不同的影响。
其次，本文探讨了脉动载荷下煤体裂隙演化在瓦斯抽采中的应用。
研究表明，在分布型抽采中，瓦斯将从预测裂纹和裂隙处抽出，从而提高瓦斯抽采的安全性和效率。
此外，研究还表明，脉动载荷下煤体裂隙变形的测量技术，可以提供可靠的煤体裂隙发展状况的信息，用以对煤体稳定性进行评价。
厚火成岩下采煤地表移动规律研究
厚火成岩下采煤地表移动规律研究韩永斌;高均海【摘要】在厚火成岩下采煤，因火成岩硬度大，不易冒落而容易诱发冲击性地质灾害。
为了研究火成岩下开采沉陷规律，解决火成岩下开采地面破坏及建筑物保护问题，建立了地表移动观测站。
根据火成岩厚度分布情况，结合数值模拟计算，确定了煤层开采后火成岩随下伏岩层呈整体下沉。
利用岩移预计软件计算无火成岩条件下地表变形，与实际观测结果对比，分析火成岩下采煤地表移动规律。
%Coal mining under thick igneous rock may cause the serious geological disaster because of the hardness of ig-neous rock and difficulty in caving. In order to study the surface subsidence law of coal mining under the igneous rock,and solve the problems induced by mining,such as surface damage and building protection,the surface movement observation sta-tions were established. According to the distribution of igneous rockthickness,combining with numerical simulation,it is found that the igneous rocks with the underlying stratum subsided as a whole. Then,the mining surface subsidence with no igneous rock was gained by using the rock movement prediction software,and compared with the actual observed results to analyze the surface subsidence law during coal mining under thick igneous rock.【期刊名称】《金属矿山》【年(卷),期】2015(000)004【总页数】5页(P26-30)【关键词】火成岩;观测站;岩移规律;数值模拟;概率积分法【作者】韩永斌;高均海【作者单位】中煤科工集团唐山研究院有限公司，河北唐山063012;中煤科工集团唐山研究院有限公司，河北唐山063012【正文语种】中文【中图分类】TD325在厚火成岩下采煤后，由于火成岩具有硬度大，不易断裂的特点,其上覆火成岩几乎没有较大移动，从而使地表移动变形较小。
不同开采方式下煤岩应力场-裂隙场-渗流场行为研究
不同开采方式下煤岩应力场-裂隙场-渗流场行为研究谢和平;张泽天;高峰;张茹;高明忠;刘建锋【摘要】煤岩的采动力学行为与常规的煤岩材料力学行为有本质不同,传统的岩石力学实验研究没能体现开采方式和工程扰动的真实影响.深部煤与瓦斯共采实践中,不同开采方式扰动下的煤岩应力场、裂隙场和渗流场行为有显著差异,但煤岩采动力学行为特征尚缺乏科学的、定量化的分析和表达.通过开展不同开采方式下煤岩采动力学实验,分析3种典型开采方式下煤岩采动力学行为、采动裂隙展布及增透率演化规律,探索不同开采方式下煤岩真实采动应力场、裂隙场和渗流场的特征差异.研究表明:不同开采方式产生不同的采动应力场,并导致不同的煤岩裂隙场和渗流场行为特征差异;不同开采方式条件下煤岩峰值应力、峰值应力对应轴向应变和环向应变按照无煤柱开采、放顶煤开采和保护层开采的顺序降低,而体积应变绝对值则依次升高;不同开采方式下煤岩采动裂隙尺度分维D及煤层增透率激增点与工作面之间的距离(Lrise)均按照保护层开采、无煤柱开采、放顶煤开采的顺序依次下降,确定煤层Lrise范围和增透率空间分布可为煤瓦斯共采工程提供理论指导.【期刊名称】《煤炭学报》【年(卷),期】2016(041)010【总页数】13页(P2405-2417)【关键词】煤;开采方式;采动应力;力学行为;采动裂隙;增透率【作者】谢和平;张泽天;高峰;张茹;高明忠;刘建锋【作者单位】四川大学,四川成都610065;四川大学,四川成都610065;中国矿业大学深部岩土力学与地下工程国家重点实验室,江苏徐州221116;四川大学,四川成都610065;四川大学,四川成都610065;四川大学,四川成都610065【正文语种】中文【中图分类】TD712;TD325深部煤炭资源地质赋存条件复杂，导致煤与瓦斯共采常伴随强烈扰动和灾害事故。
处于应力平衡状态的原始煤岩，由于开采作业而产生变形、破坏、冲击和失稳等现象，因此，深部煤岩力学行为是与开采方式、开采扰动密切相关的[1]。
采动覆岩裂隙发育及周期性瓦斯涌出规律研究
采动覆岩裂隙发育及周期性瓦斯涌出规律研究
任启寒
【期刊名称】《能源与环保》
【年(卷),期】2024(46)2
【摘要】为获得采场覆岩裂隙发育与瓦斯涌出变化之间关系,基于淮南矿区某矿220112工作面瓦斯地质概况,综合数值模拟、理论分析及工程实践等方法,对采场应力分布、覆岩裂隙发育及瓦斯涌出周期规律进行了研究。
结果表明,工作面覆岩裂隙带发育区位于顶板上方17.2~40 m内,布置在该范围的顶板大直径定向钻孔抽采效果较好,验证了理论计算及模拟结果的准确性;瓦斯涌出呈现周期性变化,2~3次顶板周期来压后工作面出现一次较大的瓦斯涌出现象,是正常回采期间瓦斯涌出量的1.5倍左右;根据工作面瓦斯涌出周期性规律,补充实施顶板走向抽采钻孔后,工作面回采期间瓦斯涌出总体平稳。
【总页数】5页(P45-49)
【作者】任启寒
【作者单位】煤矿灾害防控全国重点实验室;中煤科工集团重庆研究院有限公司【正文语种】中文
【中图分类】TD713
【相关文献】
1.采动条件下覆岩裂隙\r发育规律及其对瓦斯抽采的影响研究
2.采动覆岩裂隙发育变化规律研究
3.煤层群覆岩采动裂隙演化规律及瓦斯抽采技术
4.基于采动覆岩三维裂隙场演化规律的地面L型钻井瓦斯抽采技术
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煤岩灾变过程应力场-损伤场-渗流场耦合效应数值模拟
煤岩灾变过程应力场-损伤场-渗流场耦合效应数值模拟刘超;李树刚;成小雨【摘要】为了揭示采动下煤岩灾变过程损伤-渗流诱发煤与瓦斯突出的灾变机制,基于含瓦斯煤岩破裂过程气固耦合理论,运用真实破裂过程分析RFPA2D系统中的GasFlow模块,模拟了采动过程中煤岩突出多场耦合效应与瓦斯卸压抽放渗流规律,研究了煤岩层中应力状态的变化及裂隙演化过程对透气性的影响.模拟结果表明:随着开采的进行,在扰动应力场和瓦斯压力的共同作用下,工作面与邻近高压瓦斯区之间的煤岩出现了裂纹萌生、扩展与最终贯通的演化过程;并且裂纹导通后,工作面与邻近高压瓦斯区之间煤岩的透气系数显著增大,其大小可能是贯通前的数倍.上述结果验证了采动下煤岩突出灾变过程的应力场-损伤场-瓦斯渗流场耦合效应,为采取合理的卸压消突或瓦斯抽放措施提供了一定的理论依据.【期刊名称】《西安科技大学学报》【年(卷),期】2013(033)005【总页数】5页(P512-516)【关键词】煤与瓦斯突出;灾变过程;多场耦合效应;透气性;数值模拟【作者】刘超;李树刚;成小雨【作者单位】教育部西部矿井开采及灾害防治教育部重点实验室,陕西西安710054;西安科技大学能源学院,陕西西安710054;教育部西部矿井开采及灾害防治教育部重点实验室,陕西西安710054;西安科技大学能源学院,陕西西安710054;西安科技大学能源学院,陕西西安710054【正文语种】中文【中图分类】TD7130 引言煤与瓦斯突出是世界范围内煤炭开采的重大灾害事故，我国是世界上煤与瓦斯突出灾害最严重的国家之一［1－4］。
据不完全统计，我国已备案的煤与瓦斯突出矿井达1420多个，已有250多个矿井发生过煤与瓦斯突出事故，约50个矿井发生过强度超过1000 t的特大型突出；目前全国累积发生突出事故约1.4万次，占全世界突出事故总次数的35%［5－6］。
煤与瓦斯突出灾害因其发生机理极其复杂，具有很强的突发性和破坏力，且发生时喷出的大量瓦斯和煤尘容易诱发瓦斯煤尘爆炸等二次事故，所以一直以来都是各煤炭学者研究的重难点［7］。
围岩裂隙演化与采动卸压瓦斯储运的耦合关系
围岩裂隙演化与采动卸压瓦斯储运的耦合关系
郭玉森;林柏泉;吴传始
【期刊名称】《采矿与安全工程学报》
【年(卷),期】2007(24)4
【摘要】采用单元法实验,研究了平煤新峰四矿12160回采工作面煤层开采过程中上覆岩层裂隙变化规律,发现了裂隙带的演化是一个动态变化的过程,瓦斯储集和输运也是一个动态变化的过程.分析了采空区瓦斯在裂隙中运移规律,进而研究了开采过程中卸压瓦斯储集与采场围岩裂隙的动态演化过程之间的耦合作用关系.以期为瓦斯的防治提供理论依据.
【总页数】4页(P414-417)
【关键词】瓦斯;卸压;围岩;裂隙;演化
【作者】郭玉森;林柏泉;吴传始
【作者单位】龙岩学院资源工程学院;中国矿业大学煤炭资源与安全开采国家重点实验室
【正文语种】中文
【中图分类】TD712
【相关文献】
1.浅谈煤矿底板采动卸压瓦斯抽采与矿压的耦合关系 [J], 张克浩;曾昌彬;陶启兴
2.首采煤层顶底板围岩裂隙内瓦斯储集及卸压瓦斯抽采技术研究 [J], 刘泽功;袁亮
3.远程卸压瓦斯抽采特征与采动裂隙演化的数值模拟 [J], 刘红旗;刘建庄;李建民;
耿清友;马宁;李智
4.煤层群重复采动卸压瓦斯储运区演化规律实验研究 [J], 林海飞;李磊明;李树刚;孔祥国;刘思博;丁洋
5.厚煤层双重卸压采动覆岩裂隙分布特征及卸压瓦斯抽采技术 [J], 刘超;孙宝强;李树刚;张超;薛俊华;李鑫;范富槐
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孔隙—裂缝型岩溶热储热——流—化多场耦合作用机理
孔隙—裂缝型岩溶热储热——流—化多场耦合作用机理姬佳炎;宋先知;李根生【期刊名称】《天然气工业》【年(卷),期】2024(44)3【摘要】岩溶型热储开采过程中,储层孔隙内水岩反应会导致流动通道变形,忽略这一反应过程将导致热储产能预测偏差较大。
为了揭示水岩作用下岩溶型热储孔隙和裂缝形态的演化特征,综合考虑了孔隙和裂缝内的水岩反应过程,搭建了孔隙—裂缝双重介质热—流—化多场耦合模型并验证了其准确性,进而分析了热—流—化多物理场与孔隙—裂缝形态的分布特征,探究了孔隙—裂缝内水岩反应对孔、缝变形和系统取热性能的影响。
研究结果表明:(1)欠饱和注入条件下,注入井处发生溶解反应,生产30年时,裂缝开度增大了0.32%,孔隙度增大了75.76%;(2)生产30年时,考虑孔隙—裂缝内水岩反应案例的裂缝平均开度降低了0.05%,考虑裂缝而不考虑孔隙内水岩反应案例的裂缝平均开度增大了17.12%,二者呈现相反的变化趋势;(3)考虑孔隙—裂缝内水岩反应案例相比于仅考虑裂缝而不考虑孔隙内水岩反应的案例,生产30年时,生产温度相差不大,系统注采压差增大了1.57倍。
结论认为:(1)岩溶型热储孔隙内水岩反应对孔、缝变形和取热性能影响显著,其改变了水岩反应对裂缝开度的作用机理,影响系统注采压差;(2)孔隙内的水岩反应不容忽视,在进行岩溶型热储产能的精确预测和经济评价时必须予以充分考虑;(3)该认识可为岩溶型热储开发方案设计和产能预测方面提供理论和技术参考。
【总页数】11页(P214-224)【作者】姬佳炎;宋先知;李根生【作者单位】中国石油大学(北京)石油工程学院;油气资源与工程全国重点实验室·中国石油大学(北京)【正文语种】中文【中图分类】P314【相关文献】1.西安与咸阳孔隙型热储尾水回灌堵塞机理对比2.超深层孔隙型热储地热尾水回灌堵塞机理3.砂岩孔隙热储地温场水化学场特征及地热水富集机理——鲁北馆陶组热储典型案例4.缝洞型岩溶热储流动传热耦合数值模拟5.基于嵌入式离散裂缝模型的增强型地热系统热—流—力—化耦合分析因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
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第35卷第8期煤炭学报Vol．35No．82010年8月JOURNAL OF CHINA COAL SOCIETYAug．2010文章编号：0253－9993（2010）08－1287－05巨厚火成岩下采动裂隙场与瓦斯流动场耦合规律研究王亮1，2，程远平1，2，蒋静宇1，2，郭品坤1，2，王立国1，2，杨云1，2（1.中国矿业大学安全工程学院，江苏徐州221008；2.中国矿业大学煤炭资源与安全开采国家重点实验室，江苏徐州221008）摘要：为考察巨厚火成岩下远程下保护层开采覆岩采动裂隙场与瓦斯流动场耦合规律，通过采用理论分析、相似模拟试验、数值模拟实验及现场观测的方法，分析了覆岩垮落变形和裂隙发育规律，研究了巨厚火成岩下瓦斯储运规律。
结果表明：巨厚火成岩控制着其上覆岩层的全部运动，弯曲带内存在裂隙与离层长期不闭合的区域，即离层区；弯曲带内离层区存在大量离层裂隙和少数穿层裂隙，其中裂隙成为瓦斯运移的通道，离层成为瓦斯的富集区；巨厚火成岩下断裂带与离层区内气体运移与煤岩体变形之间存在着复杂的相互作用，它是渗流场、浓度场和裂隙场（包括离层）之间耦合的一个动态平衡体系。
关键词：巨厚火成岩；采动裂隙场；瓦斯流动场；离层区；富集区中图分类号：TD712.6文献标志码：A收稿日期：2010－02－05责任编辑：毕永华基金项目：国家青年科学基金资助项目（50904068）；中国矿业大学青年科研基金资助项目（OY091223）作者简介：王亮（1982—），男，江苏连云港人，讲师，博士。
E －mail ：liangw1982@The coupling laws between fissure field and gas flow fieldunder an extremely thick igneous rockWANG Liang 1，2，CHENG Yuan-ping 1，2，JIANG Jing-yu 1，2，GUO Pin-kun 1，2，WANG Li-guo 1，2，YANG Yun 1，2（1.Faculty of Safety Engineering ，China University of Mining ＆Technology ，Xuzhou 221008，China ；2.State Key Laboratory of Coal Resources and Safe Min-ing ，China University of Mining ＆Technology ，Xuzhou 221008，China ）Abstract ：For researching the coupling laws between fissure field and gas flow field under an extremely thick igneous rock during distant lower protective layer mining ，based on theoretical analysis ，similarity simulation test ，numerical simulation analysis and field observation ，analyzed rock collapse and fraction evolution laws of overlying strata ，gas storage and migration．The results show that the extremely thick igneous rock controll movement of overlying strata ，and separation zone is formed in the bending zone．A large number of separations and a few fractures exist in the separation zone ，and separations and fractures are not close for a long time．The fractures become the channels of gas migration and separations become the enrichment areas of pressure relief gas．A complex interaction appeares between gas migra-tion and coal-rock mass deformation in the fractured and the bending zones ，which build the dynamic equilibrium sys-tem among seepage field ，concentration field and fracture field．Key words ：extremely thick igneous ；fissure field ；gas flow field ；separation zone ；enrichment areas 长期以来，国内外许多学者对保护层开采后覆岩裂隙、离层演化及卸压瓦斯抽采进行了大量的研究［1－9］，但对上覆岩层中存在巨厚坚硬火成岩（厚度大于100m ，抗压强度大于100MPa ）特殊地质条件下远程开采后的覆岩离层裂隙演化和瓦斯储运规律未进行系统研究。
本文针对安徽淮北矿区海孜煤矿存在巨厚火成岩的特殊地质条件，采用理论分析、相似模拟、数值模拟和现场观测的方法对远程上覆煤岩体的离层、裂隙演化情况进行系统分析，并研究卸压瓦斯储运规律，从而获得采动裂隙场和瓦斯流动场的耦合规律。
1海孜煤矿火成岩侵入情况海孜煤矿位于安徽省淮北市濉溪县境内，属淮北煤田临海童矿区。
矿井主采煤层为7、8、9、10煤，4个煤层均为煤与瓦斯突出煤层。
10煤层突出危险性煤炭学报2010年第35卷相对较小，赋存稳定，选择为中组煤7、8、9煤层的远距离下保护层。
10煤层距离9煤层平均为84m，距离7煤层平均为115m；距7煤层顶板55m处有一层均厚为120m的火成岩。
矿井煤层柱状图见图1。
图1煤层综合柱状图（Ⅱ102采区）Fig.1Comprehensive columnar section ofcoal seams（Ⅱ102mining area）海孜煤矿中西部沿5煤层侵入的岩浆岩（俗称赵庙岩体，本文称之为巨厚火成岩）呈岩床分布，沿走向绵延长度6.5km，在Ⅱ102采区分布最稳定，其厚度大于120m，主要由闪长岩和闪长玢岩组成。
通过取芯后实验室力学参数测定，火成岩平均单轴抗压强度为144.21MPa，平均抗拉强度为10.91MPa，平均RQD岩石质量指标在90%以上，原生结构面极少，岩性单一，地下水作用不明显，故判定为“巨厚整体块状结构”，为矿井的主关键层。
其破断步距明显大于一般岩层，其极限垮落破断距在200m以上。
2保护层上覆岩体“三带”分布规律采用2.0m"2.0m"0.3m的平面应变相似模型研究上覆岩层垮落变形规律及裂隙分布特征。
以砂子为骨料，石膏、碳酸钙为黏结材料铺设模型，试验几何相似常数取1/150，模型铺设总厚度184.60cm，共模拟铺设32个岩层，按照相似比例和煤层综合柱状图确定各铺设层的厚度和间距。
10煤层底板岩层总厚度20cm，实验箱体顶板共有5个尺寸相同的油缸向模型提供载荷用以补偿模型上部岩层重力，模型回采时，在两端各留30cm煤柱，模型回采长度140cm。
保护层开采后，采场覆岩发生破坏和位移，位于不同层位的卸压煤岩体，其变形与破裂形态有较大差异。
图2为海孜煤矿10煤层开采后覆岩垮落的最终形态。
从图中可以看出，随着保护层10煤的开采，其上覆煤岩体形成了完整的“三带”，其中垮落带约为24m（模型高度约15.86cm）；断裂带约为40m（模型高度约26.76cm）；断裂带至巨厚火成岩下为弯曲带的离层区。
宏观上巨厚火成岩未发生弯曲，其上部岩层未发生变形。
在断裂带内的岩层中纵向裂隙和横向裂隙是相互沟通的。
弯曲带内的岩层移动基本上是成层地、整体性地移动，卸压煤层位于弯曲带的离层区内，一般以竖向膨胀变形为主。
弯曲带内巨厚火成岩上部岩层与地表沉陷同步协调变形，由于受到火成岩的控制作用，基本上不产生离层与断裂裂隙。
图2模型最终形态Fig.2The final morphology of mode3巨厚火成岩与采场裂隙场演化的关系矿井主关键层在采场覆岩变形和破坏中起着最主要的控制作用，其在覆岩中的位置不同，将直接影响到“三带”裂隙分布特征［10－11］。
当主关键层位于弯曲带内时，弯曲带关键层下部多为离层裂隙和少数的穿层裂隙，关键层上部则基本为原岩状态；当主关键层位于断裂带顶部时，其上出现与地表沉陷相对应的多层岩层同步协调变形，此时，断裂带上部离层裂隙发育，下部则有较多的断裂裂隙；当主关键层位于断裂带内时，关键层下部覆岩断裂带较为发育，且以断裂裂隙为主，而在关键层上部由于采动影响和关键层的控制作用，将有较少的离层裂隙和断裂裂隙产生。
巨厚火成岩下保护层开采后覆岩断裂带内产生断裂裂隙和离层裂隙，弯曲带内离层区产生离层裂隙8821第8期王亮等：巨厚火成岩下采动裂隙场与瓦斯流动场耦合规律研究和少数穿层裂隙，断裂带上部和弯曲带离层区以离层裂隙为主，断裂带下部以断裂裂隙为主，在断裂带采动裂隙中穿层断裂裂隙和离层裂隙相互交叉沟通贯通，弯曲带内离层区离层也通过少数的穿层裂隙相互沟通。
此时，断裂带和巨厚火成岩下的离层区在空间上产生形似椭圆抛物面的外部边界，称之为外椭抛面。
同时，工作面推进一定距离后，距保护层较近采空区中部的覆岩采动裂隙出现一定程度的垮落压实。
巨厚火成岩下其离层、裂隙分布形状如帽状（图3）［10－12］。
在关键层破断前，岩层移动过程中的离层主要出现在各关键层下，因而其下部煤岩体必将出现膨胀和应力降低的卸压过程，覆岩离层位置最大高度将止于覆岩主关键层，卸压过程将终止于主关键层。
图3采动裂隙帽状分布特征Fig.3Cap distribution characteristic of mining fissures4采动覆岩裂隙对卸压瓦斯的储运作用4.1断裂带内卸压瓦斯储运特征保护层开采后，处于断裂带的邻近层直接向采空区放散瓦斯，处于断裂带与弯曲带内的邻近层则通过张裂隙向保护层的采空区放散瓦斯；底板方向的邻近层也会因卸压作用引起膨胀变形，使得底板方向邻近层的瓦斯通过张裂隙进入开采层的采空区。