目錄
自序
前言
1 圍巖裂隙場瓦斯運移規(guī)律研究 1
1.1 緒論 1
1.2 裂隙場分布規(guī)律與瓦斯運移規(guī)律研究現(xiàn)狀 2
1.2.1 急傾斜煤層工作面圍巖裂隙場分布規(guī)律的研究現(xiàn)狀 2
1.2.2 煤巖采動裂隙、應力與瓦斯流動耦合的研究現(xiàn)狀 7
1.2.3 煤層瓦斯運移規(guī)律的研究現(xiàn)狀 9
2 急傾斜煤層開采方式及存在的問題 11
2.1 急傾斜煤層開采現(xiàn)狀 11
2.1.1 國外急傾斜煤層開采現(xiàn)狀 11
2.1.2 國內(nèi)急傾斜煤層開采現(xiàn)狀 12
2.2 急傾斜煤層采煤方法 13
2.2.1 急傾斜薄煤層采煤方法 13
2.2.2 急傾斜中厚煤層采煤方法 14
2.2.3 急傾斜厚煤層及特厚煤層采煤方法 16
2.3 水平分段綜采放頂煤采煤法 22
2.3.1 水平分段綜采放頂煤采煤法簡介 22
2.3.2 水平分段綜采放頂煤采煤法的特點 23
2.4 急傾斜煤層開采存在的問題 24
2.5 急傾斜煤層水平分段開采瓦斯涌出存在的問題 25
3 急傾斜煤層分段開采的相似模擬實驗 27
3.1 相似模擬實驗模型的建立 27
3.1.1 工作面概況 27
3.1.2 實驗方案與模型建立 29
3.2 實驗現(xiàn)象描述 33
3.2.1 頂板垮落和位移 33
3.2.2 底板應力變化規(guī)律 41
4 急傾斜煤層分段開發(fā)圍巖裂隙場對瓦斯運移規(guī)律影響的數(shù)值模擬 43
4.1 數(shù)值模擬模型的建立 43
4.1.1 煤巖細觀參數(shù)的確定 45
4.1.2 PFC3D 軟件模型的建立 47
4.2 圍巖裂隙場及孔隙度演化規(guī)律 49
4.2.1 圍巖裂隙場演化規(guī)律 49
4.2.2 圍巖孔隙度演化規(guī)律 56
4.3 底板應力演化規(guī)律 61
4.3.1 第一區(qū)段開采時底板應力變化 61
4.3.2 第二區(qū)段開采時底板應力變化 62
4.3.3 第三區(qū)段開采時底板應力變化 63
4.3.4 第四區(qū)段開采時底板應力變化 63
4.3.5 第五區(qū)段開采時底板應力變化 65
4.3.6 第六區(qū)段開采時底板應力變化 65
4.4 瓦斯空間分布及運移規(guī)律 66
4.4.1 主要參數(shù)的確定 67
4.4.2 采動圍巖裂隙場中瓦斯運移數(shù)學模型 72
4.4.3 幾何模型的建立和網(wǎng)格的劃分 74
4.4.4 數(shù)值模擬結果分析 75
5 急傾斜煤層分段開采工作面底部煤體瓦斯?jié)B流規(guī)律 80
5.1 急傾斜煤層分段開采底部煤體的應力演化規(guī)律 80
5.2 底部煤體應力對滲透性系數(shù)的影響 89
5.2.1 應力集中區(qū)底部煤體滲透系數(shù)變化情況 94
5.2.2 開采過程中底部煤體滲透系數(shù)變化情況 97
5.3 底部煤體的瓦斯?jié)B流規(guī)律 98
5.3.1 底部煤體卸壓瓦斯運移數(shù)學模型的基本假設 99
5.3.2 底部煤體卸壓瓦斯運移數(shù)學模型 100
5.3.3 底部煤體卸壓瓦斯運移數(shù)學模型的應用 107
6 急傾斜煤層分段開采瓦斯涌出量預測方法 111
6.1 急傾斜煤層分段開采瓦斯涌出及運移規(guī)律分析 111
6.1.1 煤層瓦斯參數(shù)的測定 111
6.1.2 煤層瓦斯的賦存分析 112
6.1.3 工作面瓦斯涌出來源分析 113
6.1.4 工作面瓦斯涌出濃度分析 113
6.2 急傾斜煤層分段開采瓦斯涌出量預測方法 117
6.2.1 礦井瓦斯涌出量預測方法現(xiàn)狀 117
6.2.2 瓦斯涌出量常用預測方法 118
6.2.3 急傾斜煤層分段開采瓦斯涌出量預測方法簡介 120
6.3 瓦斯涌出量預測方法的應用 123
7 急傾斜煤層分段開采瓦斯抽采關鍵技術研究 127
7.1 急傾斜煤層分段開采瓦斯抽采關鍵技術參數(shù)優(yōu)化 127
7.1.1 頂板走向高位鉆孔優(yōu)化 127
7.1.2 底部煤體卸壓攔截抽采鉆孔參數(shù)優(yōu)化 133
7.2 急傾斜煤層分段開采瓦斯抽采的應用效果 135
7.2.1 應用工作面 135
7.2.2 應用效果分析 136
參考文獻 139