深井覆岩采动冒落及孔隙率分布特征研究_中国煤炭行业知识服务平台

深井覆岩采动冒落及孔隙率分布特征研究

作者

聂琦苗牛会永刘轶康鲁义李石林
单位

湖南科技大学资源环境与安全工程学院湖南科技大学煤炭安全开采技术湖南省重点实验室
摘要

为准确研究深井采空区覆岩冒落特征及孔隙率分布规律,利用FLAC3D模拟软件建立了深部煤矿工作面的采空区物理模型,模拟了覆岩在采动过程中的破坏变形和冒落规律,确定"两带"的最大高度,定量分析覆岩应力、位移分布规律,建立了采空区孔隙率的三维分布模型,并将孔隙率函数模型导入FLUENT软件,模拟深井采空区的氧气浓度场和瓦斯运移规律,验证其孔隙率模型的适用性。研究表明:冒落带的范围距离煤层上方17 m,裂隙带的范围在煤层上方17～64 m。走向方向上,支撑压力峰值随着工作面的推进而不断增大,下沉量由工作面向采空区深处逐渐变大;在倾向方向上,以采空区中心为原点垂直应力呈对称分布,下沉量呈中间大,两边小分布;垂直方向上,支撑压力峰值距离煤层越远越小。采空区孔隙率呈"簸箕"状,在煤壁处较大,中部低。采空区氧气浓度和瓦斯运移的变化趋势与实际井下情况相符合,验证了孔隙率函数模型的适用性。
关键词

覆岩冒落采空区孔隙率下沉量数值模拟
基金项目(Foundation)

国家自然科学基金资助项目（51874131；51474106；51274099）；湖南省教育厅优秀青年项目（18B213）；
文章目录

0 引言
1 物理力学模型的建立及参数选取
1.1 物理力学模型的建立
1.2 模拟参数的选取
2 采空区上覆岩层移动变形及孔隙率分布规律
2.1 采空区上覆岩层塑性破坏规律
2.2 综采面采空区上覆岩层压力和位移分布规律
2.3 综采面采空区碎胀系数和孔隙率分布规律
3 采空区孔隙率分布验证
4 结语
引用格式

聂琦苗,牛会永,刘轶康,鲁义,李石林.深井覆岩采动冒落及孔隙率分布特征研究[J].煤炭技术,2021,40(11):18-22.DOI:10.13301/j.cnki.ct.2021.11.004.
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