远距离多煤层卸压开采应力——裂隙演化规律研究

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煤炭资源的不断采出和不可再生性,导致了浅部煤炭资源日趋枯竭,矿井开采深度逐年递增。深部开采较浅部开采地质条件更为复杂,会出现地温升高和水压、地压及瓦斯压力均增加等新的地质问题。而我国进入深部开采的矿井一般都处于煤层群的开采环境中,煤层群开采较单一煤层开采更为困难,其开采过程中易受到各自开采的影响。多次开采后,采动应力发生相互叠加而形成采动高应力,易使应力承载结构发生失稳,造成巷道难支护、顶底板难控制等诸多问题。为解决上述诸多矿压问题和实现煤与瓦斯共采,本文基于潘二矿A、B组煤的赋存地质条件、开采特征及实验室岩石力学实验所获得的煤岩物理力学参数,采用相似模拟、数值模拟、理论计算等多种方法,对远距离多煤层卸压开采过程中应力、裂隙、位移的演化特征进行了深入研究。通过现场调研、数据收集及统计分析,构建了远距离多煤层卸压开采的相似模拟模型和FLAC3D、UDEC2D数值模拟模型,系统分析了一次采动(3煤)、二次采动(3、6煤)、三次采动(3、6、7煤)及多次采动(3、6、7、1煤)后应力-裂隙的演化特征,从而揭示了远距离多煤层卸压开采应力-裂隙的演化规律。再基于相似模拟和数值模拟结果,构建了远距离多煤层开采应力-裂隙的演化模型。多煤层多次开采后,采动煤岩体周围应力-裂隙都出现叠加效应,其叠加效果远大于所有开采煤层单独开采之和。其研究成果为潘二煤矿煤层群的卸压开采提供理论依据和技术指导,特别是为4煤的安全高效开采及实现煤与瓦斯共采创造了十分有利的条件,同时对类似条件矿井的煤层群开采设计方面有一定的借鉴意义,具有一定的社会效益和工程应用价值。
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