【摘 要】
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切顶卸压自成巷技术改变了顶板压力传递方式和岩石垮落特性,引起采空区渗透性演变规律发生改变,导致采空区风流运移规律与传统开采模式存在较大差异。论文通过理论分析、数值模拟及现场实测数据统计分析等研究手段,在分析采空区上覆岩层运动规律和巷道采空区应力变化规律的基础上,构建了切顶卸压自成巷开采模式下采空区多孔介质空隙率与渗透率演变模型,以此为基础,模拟了切顶卸压自成巷“Z型”通风模式下工作面采空区风流运移
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切顶卸压自成巷技术改变了顶板压力传递方式和岩石垮落特性,引起采空区渗透性演变规律发生改变,导致采空区风流运移规律与传统开采模式存在较大差异。论文通过理论分析、数值模拟及现场实测数据统计分析等研究手段,在分析采空区上覆岩层运动规律和巷道采空区应力变化规律的基础上,构建了切顶卸压自成巷开采模式下采空区多孔介质空隙率与渗透率演变模型,以此为基础,模拟了切顶卸压自成巷“Z型”通风模式下工作面采空区风流运移规律,研究了工作面配风量、进风隅角挂账和自成巷喷浆等措施对工作面和自成巷风流运移规律的影响,获得的主要结论如下:通过对巷道围岩变形、支护结构受力和巷道内矿压监测数据分析认为,工作面推过40m后,垮落的煤岩充填满采空区;工作面推进0-40m区段,采空区内空隙率由采空区充填程度和岩石碎胀系数决定;工作面推进40-160m区段,采空区内空隙率由垮落的岩石碎胀系数决定,碎胀系数随顶板应力变化而改变;工作面推进距离大于160m后,采空区内空隙率趋于稳定。基于此认识,基于充填度和岩石碎胀系数构建了采空区空隙率演变模型;结合达西定理,建立了切顶卸压开采模式下采空区渗透率演变模型。以构建的采空区渗透率演变模型为基础,采用fluent软件对切顶卸压自成巷“Z型”通风模式下工作面采空区风流流场进行了模拟,研究认为:沿工作面倾向方向,工作面风流与采空区之间均存在风流交换现象,由于风流的惯性作用,工作面0-10m的进风隅角区域风流大量涌入采空区,并在该区域产生一个较大的涡流区;工作面10-45m区段、45-80m区段和80-135m区段的风流均由采空区返回工作面,但返回风量逐渐减小;工作面135-190m区段和190-280m区段的风流均由工作面逸入采空区,其中135-190m区段工作面风流与采空区交换强度较弱,190-280m区段工作面风流与采空区交换强度较强。工作面0-10m区段和190-280m区段为风流交换剧烈区域。沿自成巷走向方向,风流均是由采空区逸出,其中工作面后方0-50m区段风流逸出强度最大,逸出风量占逸出总量的56-58%;工作面后方50-100m区段风流逸出强度次之,逸出风量占逸出总量的13%;工作面后方350-400m区段风流逸出风量占逸出总量的9%;工作面后方100-350m区段风流逸出强度较小。随着工作面配风量的增大,流入采空区风量逐渐增加;采取降低工作面配风量、进风隅角悬挂风帐和自成巷内喷浆综合措施能够有效降低工作面与采空区、采空区与自成巷间的风流交换强度,现场测试数据证明了减风降压、隅角挂帐、自成巷喷浆技术能够改变工作面采空区风流运移规律,降低采空区漏风量。
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