急倾斜煤层分段开采围岩裂隙场演化及瓦斯运移规律

　　《急倾斜煤层分段开采围岩裂隙场演化及瓦斯运移规律》针对急倾斜煤层瓦斯涌出的来源不清、来源复杂，以及行业缺少该类工作面瓦斯涌出量预测方法的现状，以急倾斜煤层分段开采矿井—乌东煤矿为试验点进行研究。主要揭示急倾斜煤层分段开采工作面的围岩破坏及裂隙场的分布特征，分析裂隙场对围岩瓦斯的运移影响，揭示工作面底部煤体瓦斯渗流规律，建立适合急倾斜煤层分段开采的工作面瓦斯涌出量预测方法，优化急倾斜煤层开采高位拦截抽采和底部煤体拦截抽采钻孔的布置参数，后进行急倾斜煤层瓦斯抽采研究的现场应用试验。

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目录
自序
前言
1 围岩裂隙场瓦斯运移规律研究 1
1.1 绪论 1
1.2 裂隙场分布规律与瓦斯运移规律研究现状 2
1.2.1 急倾斜煤层工作面围岩裂隙场分布规律的研究现状 2
1.2.2 煤岩采动裂隙、应力与瓦斯流动耦合的研究现状 7
1.2.3 煤层瓦斯运移规律的研究现状 9
2 急倾斜煤层开采方式及存在的问题 11
2.1 急倾斜煤层开采现状 11
2.1.1 国外急倾斜煤层开采现状 11
2.1.2 国内急倾斜煤层开采现状 12
2.2 急倾斜煤层采煤方法 13
2.2.1 急倾斜薄煤层采煤方法 13
2.2.2 急倾斜中厚煤层采煤方法 14
2.2.3 急倾斜厚煤层及特厚煤层采煤方法 16
2.3 水平分段综采放顶煤采煤法 22
2.3.1 水平分段综采放顶煤采煤法简介 22
2.3.2 水平分段综采放顶煤采煤法的特点 23
2.4 急倾斜煤层开采存在的问题 24
2.5 急倾斜煤层水平分段开采瓦斯涌出存在的问题 25
3 急倾斜煤层分段开采的相似模拟实验 27
3.1 相似模拟实验模型的建立 27
3.1.1 工作面概况 27
3.1.2 实验方案与模型建立 29
3.2 实验现象描述 33
3.2.1 顶板垮落和位移 33
3.2.2 底板应力变化规律 41
4 急倾斜煤层分段开发围岩裂隙场对瓦斯运移规律影响的数值模拟 43
4.1 数值模拟模型的建立 43
4.1.1 煤岩细观参数的确定 45
4.1.2 PFC3D 软件模型的建立 47
4.2 围岩裂隙场及孔隙度演化规律 49
4.2.1 围岩裂隙场演化规律 49
4.2.2 围岩孔隙度演化规律 56
4.3 底板应力演化规律 61
4.3.1 第一区段开采时底板应力变化 61
4.3.2 第二区段开采时底板应力变化 62
4.3.3 第三区段开采时底板应力变化 63
4.3.4 第四区段开采时底板应力变化 63
4.3.5 第五区段开采时底板应力变化 65
4.3.6 第六区段开采时底板应力变化 65
4.4 瓦斯空间分布及运移规律 66
4.4.1 主要参数的确定 67
4.4.2 采动围岩裂隙场中瓦斯运移数学模型 72
4.4.3 几何模型的建立和网格的划分 74
4.4.4 数值模拟结果分析 75
5 急倾斜煤层分段开采工作面底部煤体瓦斯渗流规律 80
5.1 急倾斜煤层分段开采底部煤体的应力演化规律 80
5.2 底部煤体应力对渗透性系数的影响 89
5.2.1 应力集中区底部煤体渗透系数变化情况 94
5.2.2 开采过程中底部煤体渗透系数变化情况 97
5.3 底部煤体的瓦斯渗流规律 98
5.3.1 底部煤体卸压瓦斯运移数学模型的基本假设 99
5.3.2 底部煤体卸压瓦斯运移数学模型 100
5.3.3 底部煤体卸压瓦斯运移数学模型的应用 107
6 急倾斜煤层分段开采瓦斯涌出量预测方法 111
6.1 急倾斜煤层分段开采瓦斯涌出及运移规律分析 111
6.1.1 煤层瓦斯参数的测定 111
6.1.2 煤层瓦斯的赋存分析 112
6.1.3 工作面瓦斯涌出来源分析 113
6.1.4 工作面瓦斯涌出浓度分析 113
6.2 急倾斜煤层分段开采瓦斯涌出量预测方法 117
6.2.1 矿井瓦斯涌出量预测方法现状 117
6.2.2 瓦斯涌出量常用预测方法 118
6.2.3 急倾斜煤层分段开采瓦斯涌出量预测方法简介 120
6.3 瓦斯涌出量预测方法的应用 123
7 急倾斜煤层分段开采瓦斯抽采关键技术研究 127
7.1 急倾斜煤层分段开采瓦斯抽采关键技术参数优化 127
7.1.1 顶板走向高位钻孔优化 127
7.1.2 底部煤体卸压拦截抽采钻孔参数优化 133
7.2 急倾斜煤层分段开采瓦斯抽采的应用效果 135
7.2.1 应用工作面 135
7.2.2 应用效果分析 136
参考文献 139