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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。裂隙带是卸压瓦斯运移的主要通道,也是覆岩裂隙场的重要组成部分。裂隙带内岩体裂隙面积、形态和渗透率的分布决定了顶板长钻孔布置位置是否合理,进而决定了卸压瓦斯抽采的效果。本文基于砌体梁理论、渗流力学、流体力学等,采用理论分析、相似模拟、数值模拟、现场验证相结合的方法,以“O”形圈内部岩块刚性搭接体为为研究对象,以计算“O”形圈内部断裂块体形成的离层裂隙面积和破断裂隙面积为核心,构建了采动裂隙场量化分析模型,并通过成庄矿裂隙场观测,验证了模型对顶板长钻孔布置最佳层位的适用性,取得了以下成果:(1)在均匀刚体假设的前提下,建立了“O”形圈内断裂块体搭接模型,提出了块体间离层裂隙面积与破断裂隙面积的计算方法,发现单个离层裂隙面积在倾向剖面垂直方向上变化较小,而单个破断裂隙面积在倾向剖面垂直方向上衰减较快。(2)以成庄矿为地质原型,通过相似模拟方法对采场覆岩破断裂隙、离层裂隙发生、发展规律进行了分析,发现采动裂隙的演化大致经历了覆岩由弹性区向塑性区转变、采动裂隙逐渐向高层位和走向发展、采动裂隙呈“O”形圈分布三个阶段。在最终形成的裂隙场中,裂隙频数分布在水平方向上呈驼峰状,在“O”形圈垂直方向上呈逐渐减少的趋势;裂隙场内破断裂隙与离层裂隙占总体裂隙约82.3%,且裂隙角度的主要分布区域为0~10~?、50~70~?、110~120~?和170~180~?四个区;开度较小的裂隙在整个裂隙场内分布较为均匀,开度较大的裂隙则多分布于裂隙场上方和两侧。(3)通过对成庄矿4308工作面覆岩裂隙场的观测,得出瓦斯流动场的有效范围为煤层顶板上方大于20 m小于47m及工作面内侧与回风巷水平距离约60 m以内区域,抽采钻孔瓦斯流量与浓度均能保持较高水平,说明在上述有效范围中最佳抽采位置位于回风巷一侧裂隙场下部靠近回风巷区域。(4)采用多物理场耦合软件COMSOL Multiphysics模拟了U型通风条件下采动裂隙场内瓦斯运移规律,发现U型通风条件下,“O”型圈附近流体流动速度约为采动裂隙场中部流体流动速度的3~5倍,更适于布置顶板长钻孔进行高效抽采。