采动应力集中壳和卸压体空间形态演化及瓦斯运移规律研究

为研究采场周围瓦斯运移规律,在考虑上覆岩层压实应力恢复过程的基础上,采用数值模拟方法获得了采动过程中上覆岩层垂直应力的空间分布情况;划分了采动应力集中壳及卸压体,并采用自行编制的FISH语言,获得了采空区围岩应力集中壳的三维空间形态特征、采空区围岩应力卸压体及压实应力恢复体的形态特征及演化过程;结合不同工作面开采条件,获得了三维应力卸压体变形过程及其相互影响的机理;通过三维模型重构,将卸压体形态导入COMSOL Multiphysics数值模拟软件,针对3种不同通风形式,获得了采空区上方三维应力卸压体内瓦斯运移及富集规律。研究认为,采用U型通风条件下,进风口侧采空区瓦斯体积分数稀释较快,采空区内形成明显的"扇形"稀释区域,工作面上隅角出现明显瓦斯富集。采用沿空留巷方式实现Y型通风及U型通风+高抽巷能够有效改善工作面瓦斯环境。

近距离煤层下部工作面采动应力-裂隙演化规律研究

针对近距离煤层下部工作面采动应力-裂隙演化规律问题,以葛泉矿东井1271工作面和1295工作面为背景,通过离散元数值模拟试验方法,建立了近距离煤层开采离散元模型,分析了下部工作面回采过程中超前支承压力、应力集中壳和岩层运动演化规律。结果表明:1)下部工作面应力集中壳呈“不断扩大-左低右高‘M形’应力集中壳-左高右低‘M形’应力集中壳”的演化规律。2)下部工作面超前支承压力呈“缓慢增长-快速增长-迅速卸压-缓慢增长-缓慢卸压”的演化规律。3)下部工作面覆岩采动裂隙呈“‘梯形’采动裂隙区-岩柱产生采动裂隙-上部工作面开切眼处采动裂隙区闭合-采空区内形成两部分‘梯形’垮落压实区”的演化规律。