發(fā)布時(shí)間：2020-11-20 13:39

　　 我國(guó)西北煤炭資源具有埋藏淺、基巖薄、煤層群間距近的特點(diǎn),煤層開(kāi)采時(shí),極易形成貫通工作面、采空區(qū)和地表之間的漏風(fēng)通道,容易造成采空區(qū)內(nèi)的遺煤自燃。因此,研究淺埋煤層采空區(qū)的漏風(fēng)規(guī)律具有重要意義。本論文采用理論分析、現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)與數(shù)值模擬相結(jié)合的方法,對(duì)活雞兔礦12_下206工作面采空區(qū)地表漏風(fēng)規(guī)律進(jìn)行研究。首先,分析了地表裂縫的形成機(jī)理和影響地表漏風(fēng)的因素,采用井上、下坐標(biāo)對(duì)照、地面坐標(biāo)確定、無(wú)人機(jī)巡航拍攝、地表裂縫參數(shù)實(shí)測(cè)等一套綜合測(cè)定的方法,對(duì)地表裂縫進(jìn)行實(shí)地觀測(cè)。然后利用雙示蹤氣體技術(shù)測(cè)定了地表漏風(fēng)范圍,采用動(dòng)壓法和直接風(fēng)速法相結(jié)合的方法測(cè)得工作面向采空區(qū)的漏風(fēng)量,獲得模擬所需要的一系列參數(shù)�；�于采空區(qū)“O”型冒落壓實(shí)和Bachmat提出的非線性滲流理論,結(jié)合采空區(qū)“豎三帶”分布,建立了采空區(qū)三維碎脹系數(shù)分布模型。在采空區(qū)三維碎脹系數(shù)分布模型基礎(chǔ)上,推導(dǎo)出三維滲透率分布模型。利用專業(yè)的流體力學(xué)軟件Fluent對(duì)12_下206工作面采空區(qū)流場(chǎng)進(jìn)行了數(shù)值模擬,得到工作面采空區(qū)漏風(fēng)流場(chǎng)分布圖。對(duì)三維滲透率分布模型和工作面采空區(qū)漏風(fēng)流場(chǎng)分布圖進(jìn)行分析,得出:滲透率在水平方向上近似呈“O”型圈分布,越靠近采空區(qū)邊界,滲透率越大,沿工作面傾向,滲透率先減小后增大,變化趨勢(shì)呈對(duì)稱分布;在豎直面上,同一水平位置的滲透率隨著高度增加逐漸變小;在壓入式通風(fēng)方式下,由于該工作面能位大于地面,使得工作面風(fēng)量經(jīng)采空區(qū)漏至地表,采空區(qū)內(nèi)漏風(fēng)流場(chǎng)在水平方向上近似呈“O”型分布,在垂直方向上近似呈“浴盆”狀分布。在上述模擬基礎(chǔ)上,模擬分析地表裂隙封堵后對(duì)采空區(qū)漏風(fēng)流場(chǎng)的影響,結(jié)果表明,地表裂縫封堵后,采空區(qū)內(nèi)的漏風(fēng)流速變小,漏風(fēng)影響范圍也變小。從空氣能位角度模擬分析了工作面與地面之間的能位差對(duì)采空區(qū)漏風(fēng)的影響,結(jié)果表明,工作面與地面之間的能位差越大,采空區(qū)與地面之間的漏風(fēng)量也越大,并擬合得到他們之間呈二次函數(shù)關(guān)系。該研究結(jié)果對(duì)淺埋煤層采空區(qū)漏風(fēng)分析及治理具有一定的指導(dǎo)作用。圖[27]表[19]參[84]。
【學(xué)位單位】：安徽理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TD728
【部分圖文】：

2 12下206 工作面地表裂縫觀測(cè)2.1 活雞兔礦井及工作面概況2.1.1 礦井概況神東礦區(qū)處于陜西省榆林市神木縣境內(nèi)，東臨府谷縣，北臨鄂爾多斯市伊金霍洛旗。礦區(qū)東西長(zhǎng)約 35~55km，南北寬約 38~90km，煤田實(shí)際面積達(dá) 31172km2，已探明儲(chǔ)量有 2236 億噸，預(yù)計(jì)為儲(chǔ)量 1 萬(wàn)億噸現(xiàn)有補(bǔ)連塔礦、大柳塔礦(包括活雞兔)、柳塔礦、石圪臺(tái)礦、哈拉溝礦、布爾臺(tái)煤礦、烏蘭木倫礦、寸草塔二礦、上灣礦、馬家塔礦、寸草塔煤礦、榆家梁礦、昌漢溝煤礦等主要生產(chǎn)礦井。礦井分布情況如圖 2 所示。

4）采煤工藝12下206 綜放工作面采用放頂煤工藝開(kāi)采，煤層層間距為直接頂，距上覆采空區(qū)層間距為 0.8～3.8m，平均層間距 2.5m。按平均煤厚 6m考慮正�；夭善陂g工作面煤機(jī)采動(dòng)采高設(shè)計(jì) 3.7m（±0.2m），放煤高度 2.4m整體工作面采煤高度 6m。5）月設(shè)計(jì)推進(jìn)度：循環(huán)進(jìn)尺取 0.865m/刀，12下206-1 平均 13~15 刀/天；月生產(chǎn)天數(shù)取 2天/月，可得月推進(jìn)速度為：309.2~356.8m/月。根據(jù)工作面總長(zhǎng)為 4167m計(jì)算得 12下206 面總服務(wù)期限約為 13 個(gè)月。12下206 綜放工作面按正常采從 2017 年 9 月 24 日開(kāi)始回采至 2018 年 10 月結(jié)束，目前已回采 11006）通風(fēng)情況活雞兔為壓入式通風(fēng)，通風(fēng)系統(tǒng)圖見(jiàn)附圖，12下206 工作面通風(fēng)路線如圖 2-1-2 所示。

圖 4 采動(dòng)覆巖內(nèi)應(yīng)力分布情況Fig.4 Stress distribution of overlying strata under mining煤層不斷開(kāi)采，地面采空空間體積增升，煤層上覆巖層拉應(yīng)力向上傳遞，迫使上覆抗剪能力差的松散質(zhì)巖層結(jié)構(gòu)破壞，其松散質(zhì)巖層特有結(jié)構(gòu)松散、孔隙率大等屬性不僅使拉應(yīng)力較充分消弱，而且使得拉應(yīng)力變形作用程度減緩。此應(yīng)力作用條件下，工作面上覆斷裂巖體無(wú)法形成較大錯(cuò)動(dòng)滑移，表現(xiàn)在地表裂縫特征為分布密度大，寬度較小。地面裂縫隨時(shí)間會(huì)漸漸愈合，是由于風(fēng)積沙自身具有流動(dòng)特性，在自重、風(fēng)力作用下不斷慢慢將地表裂縫充填愈合。2.3 地表漏風(fēng)影響因素根據(jù)淺埋深近距離煤層群開(kāi)采地表裂縫發(fā)育規(guī)律，可以看出：地表裂縫是工作面與地面之間的主要漏風(fēng)通道，影響采空區(qū)漏風(fēng)大小的因素主要
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2891492