一、采空区上覆岩层的移动与裂隙带残留煤体的回采（论文文献综述）
卓辉[1]（2021）在《浅埋藏近距离煤层群开采裂隙漏风及煤自然发火规律研究》文中认为西部地区煤层厚、埋藏浅、间距近,致使煤层群开采过程中地表及覆岩裂隙发育,漏风严重,为复合采空区煤自燃持续供氧;此外,复合采空区煤自燃耗氧及放热规律不清楚,致使采空区煤自然发火规律不清晰,自燃危险区域难以判定,给矿井火灾防治带来极大的困难。本文根据浅埋藏近距离煤层群现场开采实际条件,研究复合采空区煤自燃特性及极限参数变化规律、地表裂隙动态发育及漏风规律、覆岩漏风裂隙时空演化及采空区孔隙率变化规律,建立浅埋藏近距离煤层群复合采空区煤自燃模型,模拟研究复合采空区气体（CO、O2）浓度、温度及流场分布特征,在此基础上构建浅埋藏近距离煤层群开采自燃防治技术体系。通过研究取得如下成果:开展复合采空区煤自燃程序升温实验,研究煤自燃特性参数变化规律,结果表明随温度升高,煤样的耗氧速度、气体产生速度及放热强度均呈指数增长。对实验结果进行回归分析,得到复合采空区煤样耗氧速度、气体产生速度及放热强度与温度的拟合公式,为采空区煤自燃模拟提供了基础参数。研究复合采空区煤自燃极限参数（上限漏风强度、下限氧浓度、最小浮煤厚度）变化规律;温度相同,浮煤厚度增加,上限漏风强度线性增大,下限氧浓度近似呈指数减小;浮煤厚度相同,温度升高,上限漏风强度先减小而后呈指数增大,下限氧浓度先增大而后急剧减小,极值位于50℃～60℃。从采空区热平衡的角度,阐明了采空区煤自燃危险区域由上限漏风强度和下限氧浓度判定,并分析实例给出了复合采空区不同浮煤厚度时的煤自燃危险区域指标参数。对地表裂隙进行长期观测,依据地表裂隙形态及发育规律对其进行归类,掌握各类裂隙时空分布及尺度特征。工作面两巷上方张开型裂隙在周期来压后破断演化成塌陷型裂隙,而后保持稳定,延伸方向与工作面推进方向一致;工作面后方地堑型裂隙在周期来压时发生突变,伴有大量拉伸型裂隙的发育及闭合,三次突变后裂隙发育稳定。地表各类裂隙中横向裂隙占比2/3,裂隙宽度较小;纵向裂隙占比1/3,裂隙宽度大。检测各类裂隙漏风情况,掌握地表裂隙漏风速度随裂隙到工作面距离的变化规律;建立地表裂隙漏风模型并通过地表漏风量检测及压强监测验证模型的正确性,分析裂隙漏风影响因素,为减少地表漏风提供了新思路及理论依据。开展二维物理模拟实验和PFC数值模拟,研究浅埋藏近距离煤层群开采覆岩漏风裂隙动态发育规律;周期来压时,竖向漏风裂隙迅速向上方发育,周期来压之间,以离层漏风裂隙发育为主,发育高度基本不变。下煤层开采,上覆采空区漏风裂隙二次发育,各岩层竖向漏风裂隙相互贯通,宽度随岩层沉降高度线性增大,漏风量随之增大。揭示了漏风裂隙数量演化规律及时空分布特征;上煤层回采,漏风裂隙数量呈指数增长;下煤层开采,漏风裂隙数量近似呈分段线性函数增长;煤层群开采后,漏风裂隙主要分布于开切眼和停采线初次破断步距之内,采空区中部漏风裂隙被压实闭合。掌握了采空区碎胀系数变化规律及孔隙率分布特征;煤层群开采后,采空区碎胀系数和孔隙率变化形态基本相似,开切眼和停采线侧较大,采空区中部较小;竖直方向上距离煤层越近,孔隙率和碎胀系数越大。下煤层采动影响下,上覆采空区两侧孔隙率和碎胀系数增大约2倍,渗透率增大3.41～4.05倍;采空区中部孔隙率和碎胀系数略微增大,渗透率增大1.19～1.55倍,渗透率的增大表明采空区气体流动阻力更小,更有利于漏风供氧。基于采空区孔隙率和漏风裂隙分布、岩层移动规律,建立了浅埋藏近距离煤层群复合采空区离散裂隙—孔隙模型,并代入工作面煤岩体参数验证了模型的正确性,为复合采空区煤自燃模拟提供了物理模型。建立了浅埋藏近距离煤层群复合采空区煤自燃模型,揭示了复合采空区气体（CO、CO2）浓度、风速及温度分布特征。模拟结果表明,下煤层采空区,从进风侧到回风侧、从工作面到采空区深部,氧气浓度逐渐减小;受上覆采空区漏风影响,下煤层采空区回风侧顶部出现低氧区域;上覆采空区,靠近工作面的裂隙对应位置氧气浓度较高,采空区深部及四周氧气浓度较低。复合采空区流场基本对称分布,距离工作面越远风速越小;距离工作面0～200m范围内,下煤层采空区风速较大;但上覆采空区孔隙率大、阻力小、风速降幅小,距离工作面200m后,上覆采空区风速较大。基于模拟结果,采用下限氧浓度和上限漏风强度确定了复合采空区煤自燃危险区域范围;下煤层采空区,煤自燃危险区域最大宽度位于进风侧,距离工作面130.61～421.67m;上覆采空区,进风侧层间裂隙对应位置煤自燃危险区域宽度最大,距离工作面0～412.67m。基于前文研究结果,结合现场情况,阐明了浅埋藏近距离煤层群开采自然发火内因和外因,提出了井上下联合控风、覆盖隔氧及惰化降氧技术,构建了煤自燃防治技术体系。现场应用表明,该技术体系可减小地表漏风量、提高工作面通风系统的稳定性和抗灾能力;充填采空区空隙、缩减氧气存在空间,覆盖采空区遗煤、并吸热降温;惰化采空区、降低氧气浓度,有效保证了矿井的安全高效开采,在西部浅埋煤层群开采矿区具有广阔的应用前景。该论文有图111幅,表16个,参考文献220篇。
皮希宇[2]（2021）在《煤层群采动卸压煤与覆岩裂隙演化特征及其对瓦斯抽采的影响》文中提出煤层群开采,煤与覆岩裂隙演化及渗流特征对于矿井瓦斯高效抽采至关重要。本文通过理论分析、相似模拟、数值模拟、现场验证等方法,研究了煤层群开采条件下煤层裂隙场特征,构建了覆岩采动裂隙分布模型,揭示了采动作用下煤岩体渗透规律,形成了采动作用下瓦斯抽采有利区确定方法,并进行了卸压瓦斯抽采工程应用。论文主要研究工作如下:针对煤层群采动煤层裂隙场与渗流场规律的认识,设计了两种循环加卸载路径下煤岩应力、应变、渗透率演化物理试验。分析得出单次采动和二次采动煤层应变和渗透率规律。分析得出裂隙场渗流场区域划分。通过流固耦合物理试验,揭示出承压煤层低瓦斯耦合灾变机理,分析得出瓦斯普通涌出、瓦斯低值异常涌出和瓦斯高值异常涌出及灾变的条件,根据峰值应力,定量划分出采动超前区段煤层应变“三带”、瓦斯渗流“三带”以及“三带”动态演化范围和特征。采用相似模拟试验方法对近距离煤层群开采裂隙场与采动应力场进行了研究,获得了覆岩裂隙带发育演化量化趋势,确定了瓦斯抽采的重点区域。通过理论计算和3DEC数值模拟,对裂隙带内的离层裂隙和破断裂隙等进行了分析,建立了采动裂隙高位环型裂隙体内破断块体结构模型,结合现场钻孔窥视等方法,综合确定覆岩裂隙带的发育高度及采动裂隙分布范围,从而给出了两类裂隙沿倾向分布形态的数值解,实现了两类采动裂隙的定量计算,量化了瓦斯运移优势通道。基于应力微单元分析和叠加原理,获得了采动影响后覆岩应力的分布特征,通过应力与渗透率之间的量化关系,阐明了采动应力作用下的渗透率分布特征,确定了覆岩不同应力分布情况下的渗透率分布并通过COMSOL数值模拟确定覆岩卸压瓦斯运移特征。对本文研究成果进行了现场验证,形成了一种综合确定覆岩裂隙带卸压瓦斯抽采位置的方法。
周斌[3]（2021）在《采空区煤自燃氡气析出机理及运移规律研究》文中研究表明煤炭作为我国最主要的一次能源,为我国经济社会的发展提供了强大的能源保障。在煤炭工业快速发展的同时,仍有许多关键性的技术难题亟待得到解决。其中,采空区煤自燃火源的精准探测一直是制约矿井火灾高效治理的一项难题。基于探测原理的不同,国内外学者提出了多种火源位置探测方法。地表同位素测氡法以其操作简便、成本低、不受探测地形限制等优势,有望为隐蔽火源位置的精准探测提供可行的解决途径。数十年来,学者们从不同角度对煤自燃氡气析出特性及氡气运移规律进行了广泛研究,并进行了大量实际探测。尽管地表同位素测氡法在现场判定采空区火源位置方面已取得了一定进展,但煤自燃过程中的氡气析出机理尚未完全清晰,这制约了地表测氡技术的进一步发展。与此同时,采空区上覆岩层地质条件复杂多变,现有理论不能完全对各类地质条件下的地表测氡数据进行合理解释,地表测氡技术的适用性有待进一步研究。为此,论文在理论研究的基础上,首先对常温下不同煤种的氡气析出规律及其影响因素进行了实验研究,随后结合小型煤氧化升温实验、数值模拟实验和大型煤自燃实验对煤自燃过程中的氡气析出机理及不同覆岩分布下的采空区氡气运移规律进行了串联化研究。主要研究成果概括如下:（1）参考多孔介质单颗粒氡射气模型,建立了常温下破碎煤体的氡气析出模型。对常温下破碎煤体的氡气析出原理及其影响因素进行了分析,认为常温下破碎煤体的氡气析出主要受到镭核素含量、矿物含量、水分含量和孔隙结构参数影响。在此基础上,结合煤氧化升温特性,对氧化升温过程中可能影响氡气析出的水分、孔隙、裂隙、矿物、自燃气体等因素进行了深入探讨。（2）以褐煤、长焰煤、弱粘煤、气煤、焦煤、贫瘦煤和无烟煤7种不同变质程度煤样为研究对象,对其常温下的氡气析出强度以及影响氡气析出的主要物性参数（镭核素含量、水分含量、灰分含量和孔隙结构）进行了测定。结果表明,随着煤变质程度增加,氡气析出浓度整体呈快速下降趋势。煤种氡气析出强度与物性参数之间的灰色关联度均大于0.7,由大到小依次为镭核素含量、孔体积、水分含量和矿物含量。（3）在氧化升温过程中,不同煤种的氡气析出率变化曲线呈现出明显的“单峰”或“双峰”特征。褐煤和气煤的氡气析出率“单峰”峰值位于100°C,弱粘煤、焦煤和贫瘦煤（样品1）的氡气析出率“单峰”峰值位于200°C,长焰煤和贫瘦煤（样品2）的氡气析出率呈“双峰”形态变化,其主峰分别位于200°C和250°C,次峰位于100°C。（4）结合氡气析出影响因素实验对不同煤种的氡气析出变化规律进行了深入研究,分析认为水中氡气的溶解与毛细孔中氡气的吸附、封闭是煤体氡气赋存的主要方式。在氧化升温阶段,水分蒸发和煤体热解造成煤体氡气析出率明显增加,水中溶解的氡原子数量与毛细孔中封闭的氡原子数量差异导致了不同煤种的氡气析出率曲线呈现“单峰”或“双峰”变化。对于高变质煤种,其热解温度相对较高,氡气析出率达到峰值的温度点相对较大。（5）在讨论均匀多孔介质氡气运移一般微分方程的基础上,简化得到了覆岩介质空间氡气运移的二维偏微分方程。“两带”覆岩氡气运移数值模拟结果表明,随着运移距离的增加,垮落带区域的氡气浓度呈线性趋势缓慢降低,裂隙带区域的氡气浓度呈对数形式快速减小。“两带”覆岩氡气运移速率越大,地表氡气异常越明显。当氡气穿过含水层覆岩向地表方向运移时,地表氡气异常现象有所减弱。“三带”覆岩氡气运移数值模拟结果表明,弯曲下沉带区域较低的氡气运移效率使得氡气在到达地表之前就已经发生完全衰变,地表无氡气异常现象产生。随着“三带”覆岩氡气运移速率加快,采空区氡气成功穿过覆岩到达了地表并在地表形成氡气浓度异常。由多煤层采空区运移至地表的氡原子数量与单煤层采空区地表的氡原子数量相差较小,二者属于同一氡气浓度水平。（6）以补连塔矿32201工作面为地质原型进行的“两带”覆岩分布下采空区煤自燃氡气运移相似模拟实验结果表明,在氧化升温阶段,水分蒸发和煤体热解导致煤自燃区域测得的氡气浓度有小幅度升高。当煤体发生小范围燃烧时,地表区域的氡气浓度上升至其本底浓度的2.32～5.56倍。随着煤燃烧范围扩大,地表氡气浓度增大至其本底浓度的4.35～10.42倍。当覆岩有含水层分布时,地表测得的氡气浓度减弱至本底浓度的2.53～7.45倍。以斜沟矿区8#回采煤层为地质原型进行的“三带”覆岩分布下采空区煤自燃氡气运移相似模拟实验结果表明,当煤体发生燃烧时,完整性好、空隙率低的弯曲下沉带岩层阻碍了氡气的快速上移,地表无氡气异常现象发生。随着煤燃烧范围扩大,聚集于裂隙带区域的气体在浓度梯度和温度梯度作用下向地表方向运移,地表氡气浓度上升至本底浓度的2.00～6.75倍。当下部13#煤层采空区发生大面积燃烧时,地表测得的氡气浓度是其本底浓度的1.78～4.90倍,单煤层和多煤层采空区自然发火时地表测得的氡气浓度异常范围有所重合。
雷武林[4]（2021）在《保护层开采下伏煤岩卸压防冲效应及机理研究》文中指出保护层卸压开采作为一种区域性防冲技术,在冲击地压矿井被越来越多的推广和应用,但其卸压效应难以测试,未形成成熟的卸压机理,无法为保护层开采对下伏煤岩体卸压防冲的现场实施提供足够的理论和技术支持。本文以葫芦素煤矿近距离煤层群上保护层开采为研究背景,综合运用Matlab理论解析计算、循环加卸载煤岩力学试验、煤岩应力应变演化物理模型试验、保护层开采地质采矿因素数值分析和光纤传感技术现场监测等多种研究手段,研究了近距离煤层群保护层开采下伏煤岩应力场、应变场、位移场的时空演化规律,探究了不同循环加卸载条件下煤岩累积损伤、力学强度和冲击倾向性的变化规律,分析了层间距、采高等因素对保护层开采卸压效果的敏感程度,开展了分布式光纤传感技术对现场保护层开采卸压效果及范围的实时监测应用。本文的主要研究结论如下:（1）理论分析保护层开采过程中不同深度下伏煤岩体应力分布规律。倾向方向,煤岩体的垂直应力在采空区中部最小,向两侧边界煤柱逐渐增大;水平应力在采空区下方为压应力,在区段煤柱下方为拉应力,随着深度增大均减小,与垂直应力变化趋势相反。走向方向,垂直应力分为增压区、卸压区、恢复区,水平应力在采空区侧距工作面越近压应力越大。垂直应力降低幅度大于水平应力,在较低残余垂直应力下,高水平应力对下伏煤岩体形成较高的挤压作用,促进煤岩体变形破坏和高地应力的释放。（2）建立不同循环加卸载条件下煤岩累积损伤、单轴抗压强度、冲击倾向性之间的内在关系,揭示了保护层开采过程中卸载煤岩体结构损伤和力学强度降低的卸压减冲机制。煤岩的累积损伤随加卸载次数、应力的增大而增大,随加卸载速率的增大而减小;循环加卸载作用下煤岩累积损伤增大,单轴抗压强度降低;煤岩的损伤与单轴抗压强度、冲击倾向性呈反比。煤岩冲击倾向性在循环加卸载下减弱,受加卸载应力影响作用一般,受加卸载次数和速率影响作用显着。（3）保护层开采卸压效果受地质采矿因素影响显着。随采高增大,临界卸压最大深度和程度均增大,但采高大于6 m,临界卸压最大深度增幅逐渐减弱;随层间距增大,卸压程度减小,临界卸压最大深度先增大后减小再稳定不变,层间距约20～30 m范围为拐点位置;随工作面面长、层间岩性强度的增大,临界卸压最大深度和程度均减小;地质采矿因素对卸压效果的影响权重顺序为:层间距离>采高>层间岩性>工作面面长。（4）保护层开采降低了被保护层顶板断裂动载能量和高地应力环境。保护层开采过程中下伏煤岩经历了应力集中、释放、恢复的动态过程,导致下伏煤岩裂隙发育和结构完整性破坏,弹性能量释放,为被保护层创造了卸压低应力环境。被保护层采动垂直应力分布曲线整体呈“U”型,开口位置出现应力集中,底部位置出现应力降低。被保护开采时顶板及关键厚砂岩层悬顶破断距离变小,来压步距和强度均降低。被保护层采动垂直应力变化可分为两个类型,距离切眼相对较近区域:“低应力集中区-卸压区-卸压未充分恢复区-卸压稳定区”;距离切眼相对较远区域:“高应力集中区-卸压区-卸压充分恢复区-卸压稳定区”。（5）数值模拟结果表明保护层开采后采空区内矸石垮落具有不均匀性,分为充分垮落压实区和非充分垮落压实区,引起采空区下方被保护层应力恢复状态不同。被保护层垂直应力恢复曲线呈动态变化过程,保护层开采范围较小时,被保护层垂直应力恢复分布曲线为“U”型;保护层开采范围较大时,垂直应力恢复分布曲线由“U”型逐渐转为“W”型;保护层开采范围足够大时,垂直应力恢复分布曲线由“W”型转变为多个“W”型叠加分布。（6）光纤传感技术实现了保护层开采过程中下伏煤岩体（走向95.37 m、倾向128.47 m、垂向36.94 m）卸压规律及卸压范围现场实时监测。光纤监测数据反映了保护层开采过程中下伏煤岩体应力增高压缩变形、应力降低膨胀变形、应力恢复拉变形降低的动态过程;基于光纤应变增量的波动幅度来表征卸压效果,将卸压过程分为三个阶段:卸压开始阶段为40.8 m,卸压活跃阶段为68.3 m,卸压衰退阶段。得到保护层走向卸压角58.7°,倾向卸压角63.6°,卸压滞后距离14.2 m,卸压最大垂距28.4m。基于对近距离煤层群保护层开采的卸压机理、卸压影响因素及卸压保护范围等方面研究,探究了分布式光纤传感技术在监测保护层开采下伏煤岩卸压规律及卸压范围工程领域中的应用,为葫芦素煤矿保护层开采防治冲击地压灾害提供理论和技术指导,从而为矿区安全高效开发奠定基础。
李成柱[5]（2021）在《综放面采空区瓦斯运移规律及其数值模拟研究》文中研究表明采空区瓦斯涌出是导致上隅角瓦斯浓度超限的影响因素,对瓦斯在采空区内的运移规律进行研究,可以为防治瓦斯事故提供理论指导,优化改进抽采采空区瓦斯技术,提高生产安全度。通过采空区上覆岩层的垮落机理研究,建立了采空区内碎胀系数在底板平面处的分布公式,进而得到采空区内孔隙率的空间分布方程,通过使用UDF编译多孔介质中孔隙率、粘性阻力、惯性阻力参数与空间位置的经验公式,实现了孔隙率随空间位置连续变换的采空区模型。通过FLUENT数值模拟探讨了采空区内孔隙率的分布方式和瓦斯的流态对瓦斯运移规律的影响,对比分析了 U形通风条件下和高抽巷抽采条件下的采空区瓦斯浓度分布规律。结果表明:采空区孔隙率的设定和瓦斯流态的设定对采空区瓦斯运移有重要影响。在采空区瓦斯为非线性渗流条件下,当采空区使用固定常数设定孔隙率系数时,采空区漏风区域呈矩形分布,当采空区使用变量代替固定常数设定孔隙率系数时,采空区漏风区域呈靠近下隅角区域大,靠近上隅角区域小的直角三角形分布,且常数孔隙率分布状态下的采空区上隅角瓦斯浓度小于变量孔隙率分布状态下的采空区上隅角瓦斯浓度;当采空区瓦斯的渗流方式采用线性渗流时,采空区在上、下隅角处出现漏风涡流,瓦斯浓度较低,在支架附近瓦斯浓度较高,呈不规则对称性,且线性渗流方式下的上隅角瓦斯浓度小于非线性渗流方式的瓦斯浓度。结合402102工作面的实际情况,进行合理的简化假设,研究高抽巷条件的采空区瓦斯运移规律,将高抽巷抽采流量与回风巷流量之间的比值定义为抽采权重,模拟得出不同抽采权重下的上隅角瓦斯浓度、高抽巷抽采瓦斯浓度和抽采瓦斯纯量。结果表明:增大高抽巷的抽采权重,可以降低上隅角瓦斯浓度,增加了高抽巷的抽采瓦斯量,但同时也导致了抽采浓度的下降。
吴文达[6]（2020）在《浅埋煤层群上部遗留煤柱联动失稳压架机理与控制研究》文中进行了进一步梳理神东煤田上部煤层经过多年的混合开采形成大量的遗留煤柱,下煤层工作面在推过这些煤柱时存在压架隐患。大量学者对出集中煤柱进入综采采空区以及在房柱式采空区下方开采的压架机理开展了研究,但对出集中煤柱进入房柱式采空区过程中的压架机制研究较少。论文以神东矿区霍洛湾矿为工程背景,采用现场实测、力学建模、相似模拟和数值计算方法,对上部遗留煤柱联动失稳引起的压架机制进行研究,并提出超长距离穿煤柱水压致裂切顶技术。（1）分析了浅埋煤层群下煤层工作面在上部遗留的条带煤柱、综采采空区、实煤体和房柱式采空区下开采的矿压显现特征,出条带煤柱期间支架的压力大,超过正常工作压力35MPa的占比高达87.94%,顶板活动剧烈容易引起压架事故。（2）考虑覆岩载荷传递效应,提出基于压力拱理论的浅埋煤层房式煤柱应力计算方法,克服“从属面积法”计算得到煤柱应力均等的缺点,得出房式煤柱应力在采区中部大于采区边界的分布特征。研究了下部煤层开采过程中上部集中煤柱和房式煤柱的稳定性演化规律,揭示了出煤柱过程中组合煤柱的联动失稳机理。（3）根据组合煤柱支撑顶板的特点,建立了多点支撑多跨的连续梁力学模型,研究了下部煤层开采对上部煤层坚硬顶板稳定的影响规律,揭示了浅埋煤层群上部遗留煤柱支撑的坚硬顶板与本煤层坚硬顶板组合破断,引起上部坚硬岩层超前大范围断裂失稳的压架机理。（4）建立浅埋煤层群上部遗留煤柱联动失稳相似材料模型,结果表明:工作面出煤柱时呈现“低位坚硬顶板周期来压-上位坚硬顶板动载来压-集中煤柱静载增压”的矿压特征,遗留集中煤柱与房式煤柱在高支承应力作用下联动失稳,上部坚硬岩层在房柱煤柱内侧超前断裂,形成的长悬顶及其上部控制的岩层同步回转下沉,造成层间岩层剪切破坏,引起工作面强动压显现易引发压架事故。（5）建立修正的UDEC-Trigon模型分析上部坚硬岩层悬顶长度、煤层采高和层间坚硬层厚度对层间岩层剪切损伤的影响规律,上部坚硬岩层悬顶长度和采高与层间岩层的剪切损伤呈正相关,出遗留煤柱期间需要降低上位坚硬岩层的悬顶长度来减弱其破断失稳对下部工作面的动载冲击。（6）提出了超深孔穿煤柱水压致裂技术,形成“超前钻探-精准测点-穿层钻孔-测斜修正-循环致裂-窥视评价”一体化成套工艺,现场开展工业性试验。通过对致裂后的矿压实测结果与理论分析对比,验证了出上部遗留煤柱联动失稳压架机理的准确性,实现了浅埋煤层群出上部遗留煤柱安全开采。论文有图103幅,表20个,参考文献194篇
杨宝锋[7]（2020）在《综放工作面覆岩卸压瓦斯富集区识别及高效抽采技术研究》文中研究指明瓦斯一直以来都是煤矿安全生产面对的主要灾害,其造成的人员及经济损失也最为严重。分析煤层上覆岩层的裂隙发育规律,提出有针对性的瓦斯抽采方案能够为煤矿安全生产提供积极的安全保障。本文针对现阶段铜川矿区缺少缷压瓦斯富集区定量化研究问题,采用理论分析、实验室物相似模拟、COMSOL多物理场数值模拟以及现场探测精准的确定了高浓瓦斯富集区,并在玉华煤矿2407工作面进行了工程验证。论文通过物理相似模拟实验揭示了玉华煤矿4-2煤层采动覆岩裂隙演化规律,得出冒落带高度为24.6m,裂隙带高度66.9m。工作面推进34m时,出现基本顶的初次破断（来压）,顶板破断角为44°,基本顶的回转角为16°;工作面推进到54m,发生第1次周期来压;工作面推进从54m-140m过程中,总共发生5次后期来压,周期来压步距为17m。提出将采空区瓦斯流动过程分为“高位高浓度瓦斯流动水平富集圈”和“低位低浓度瓦斯纵向升浮水平流动圈”的新思路,并构建探测钻孔采动破坏与覆岩活动规律的反演关系;确定了瓦斯富集区为工作面倾向l0m-45m,高度为5-8倍采高范围内,分析大直径钻孔钻场的瓦斯抽采效果,验证了采动卸压影响范围回采后的模拟结果。整个工作面回采期间,瓦斯总涌出量平均22.50m3/min,风排瓦斯量平均8.12m3/min,抽采总量平均14.38m3/min,风排瓦斯量占总涌出量的36.09%,瓦斯抽采量占总涌出量的63.91%;工作面瓦斯平均抽采率62.26%;工作面回风流及架间瓦斯浓度均在0.3%以下,保证了工作面的安全高效回采以及瓦斯高效抽采。通过验证本文提出的模型和研究方法表明:在分析煤层上覆岩层的裂隙发育规律、瓦斯富集区域并确定及优化瓦斯抽采方案后,可有效解决瓦斯涌出严重的采煤工作面上隅角瓦斯超限问题,在井下工作人员的安全防护、控制工作面上隅角瓦斯浓度、抑制采空区瓦斯涌出以及瓦斯抽采费用的节约方面都有很大的现实意义。
刘清洲[8]（2020）在《浅埋近距离房柱式采空区之上综采围岩结构稳定性研究》文中研究表明浅埋近距离房柱式采空区之上综采时,其围岩结构的稳定性与单一煤层采场围岩结构的稳定性相比更为复杂,它是各种因素相互影响的结果,这已严重制约着该类煤层群的安全高效开采,迫切需要对此类开采条件下的围岩结构特征、运动规律及稳定性等进行深入研究。围岩承载结构是采场岩层移动变形控制的关键,若此时仅研究具有较强承载力的基岩外部承载结构,而忽略基岩运动形成的内部结构对覆岩的承载效应,这将导致围岩结构稳定性计算结果的失真。因此,本文根据此类开采条件,通过理论分析、数值模拟及工程实测相结合的方法对其稳定性进行了研究。主要研究成果如下:（1）模拟研究表明,下煤层房柱式开采后,在层间岩层形成的应力平衡壳对覆岩起到了良好的支撑效果,围岩结构完整性较好,且层间岩层上方岩体所受应力与原岩应力相比基本无变化。上煤层开采过程中,基岩运动引起的内部承载结构将围岩所受应力向采场周围转移的同时,不但对结构内岩层的稳定起到重要的保护作用,而且可以抵抗采场岩层的移动变形,对采场矿压显现程度有着重要的影响,且210m宽的工作面在围岩稳定方面能够发挥有效的承载作用,上煤层开采后围岩稳定性较好。（2）通过对浅埋近距离房柱式采空区之上综采围岩结构的研究,揭示了上煤层工作面初次来压时箱梁桥结构的形成机理,确定了应力壳高度、腹板宽度等参数的计算公式,推导了其系统平衡时需满足的解析条件。建立了工作面周期来压时覆岩垮落结构的力学模型,确定了基本顶两端压力、剪力及垮落块体长度等参数的计算公式。（3）采空区破碎岩块的碎胀性不但使采空区自由空间高度减小,而且其类似于散体的特性使受冲构件的静变形性能增强,对冲击能量的吸收较多,可以很好的降低冲击应力。实践表明,上煤层工作面回采过程中,矿压显现未出现异常,巷道围岩变形较小,破坏深度较浅,围岩稳定性较好,上行开采安全可行。
曹鹏[9]（2020）在《近距离煤层采空区下工作面覆岩破断规律研究》文中研究说明开采采空区下近距离煤层时,煤层间采动影响相互叠加,导致各煤层间覆岩移动量、应力卸压区与集中区相互叠加影响,采场应力分布和岩层移动变得更加复杂,矿压显现规律与单一煤层开采差异显着,对采空区下工作面顶板控制和安全高效生产提出了更高的要求。为了得到采空区下工作面覆岩破断规律及其支护强度,采用理论分析、数值模拟、相似模拟和现场验证等手段进行研究,得到的主要研究结论有:根据煤层间距及上部煤层开采后对层间岩层的破坏情况,将下煤覆岩结构分为层间无基本顶、层间完全损伤基本顶、层间部分损伤基本顶和层间完整基本顶,并得到其分类判据。其中,层间无基本顶和层间完全损伤基本顶覆岩破断规律与单一煤层开采区别明显,层间部分损伤基本顶和层间完整基本顶覆岩破断规律接近于单一煤层开采。通过数值模拟得到,上部单一煤层工作面开采时,应力集中系数K不断增大,前期增长迅速后期缓慢。继续开采下部煤层,以层间完全损伤基本顶结构为例,开采初期K有小幅回落,中期平稳增长,后期降低,两煤层间塑性破坏区域变化不明显,说明下部煤层开采时已无明显周期来压。影响各类覆岩结构破断规律的主要因素为上部煤层底板破坏深度和煤层间距。以下峪口矿3煤23307工作面和3 下煤23307（下）工作面近距离煤层为相似模拟对象进行实验,分析得到23307工作面单煤层开采具有明显的周期来压阶段,平均周期来压步距19m;下部煤层23307（下）工作面回采时周期来压不明显,顶板随采随落,上部煤层采空区覆岩压实度增幅较大,垮落带向高层位发展达到26.12m,裂隙带高度为63.97m。结合现场取样实测根据理论计算得到23307工作面底板最大破坏深度为11.9m,判定23307（下）工作面顶板为层间完全损伤基本顶结构;现场矿压观测得到23307（下）工作面基本顶平均破断步距较小,为9.6m,破断时支架平均工作阻力为33.4MPa,整体上周期来压不明显,顶板随采随落。研究结果对采空下近距离工作面回采过程中顶板管理具有参考意义,有利于矿井安全生产。
余伊河[10]（2020）在《采场边界覆岩损伤破坏特征及渗透性演化规律》文中进行了进一步梳理在长壁开采过程中,采场边界覆岩损伤破坏严重,裂隙高度发育且难以压实闭合,是采动水资源易流失区域。本文围绕采场边界影响区覆岩损伤破坏特征与渗透性演化规律这一主题,综合运用理论分析、数值模拟、现场实测和室内实验等方法,针对两侧采场边界影响区采动叠加作用下区段煤柱覆岩应力分布、裂隙发育与渗透性演化规律等科学问题展开研究。论文主要研究成果如下:（1）根据采动应力分布特征,将边界影响区分为煤壁支撑影响区和应力恢复区,基于极限平衡理论和上覆载荷守恒理论提出了各分区范围与应力的计算方法;根据采动地表下沉变形特征,确定地表移动盆地侧翼为边界影响区,提出了煤层覆岩在边界影响区各分区长度的计算方法;根据采动覆岩破坏程度,将边界影响区沿垂直方向进行分区,同时结合采动覆岩应力与变形分区,分析了采场边界影响区的渗透性分区特征。（2）分析了FLAC3D内嵌的双屈服模型参数对材料力学行为的影响,提出了采空区垮落岩石非线性压实特性的数值模拟参数精确匹配方法;通过在数值模拟过程中监测岩层应力应变数据,判断其垮落与堆积状态,并同步修改岩层参数,实现采动覆岩垮落、堆积和压实动态演变过程的数值重演;揭示了相邻采场边界影响区的叠加应力场分布特征,给出两侧采场空间动态变化过程中的应力路径。（3）建立了采动覆岩在采空区和煤柱上方连续变形的半无限弹性地基梁模型,揭示了岩层分组协同变形过程中接触面的张拉与剪切破坏特征,提出基于岩层协同变形和切应力极限平衡的张拉离层裂隙和剪切错动裂隙计算方法;揭示了拉应力诱发、切应力加剧的垂向裂隙发育机理,提出考虑裂隙尖端拉应力平衡与裂隙岩层有效承载截面上切应力平衡的垂向张拉和剪切裂隙计算方法。（4）分析了采动应力路径下岩石的变形破坏特征与渗透性演化规律,基于岩石损伤演化过程中变形与声发射信号的关联特征,提出考虑岩石轴向应变损伤阈值、残余变形与二次加卸载变形的修正Lemaitre损伤变量表征方法,建立了采动剪切与拉伸复合损伤岩石渗透率演化模型,分析了采动岩石细观损伤演化至宏观破裂,以及裂隙压实闭合过程中渗透性与渗流场的动态演变规律。（5）根据相邻采场空间动态变化与采动叠加作用下覆岩渗透性的演化规律与分布特征,并考虑水平与垂向裂隙对渗透性的影响,将边界影响区分为渗流衰减区、渗流叠加区、拉伸增透区、渗流稳定区、渗流恢复区、渗流恒增区和渗流剧增区;分析了煤柱参数对渗流恒增区和渗流叠加区等危险区域渗透性的控制规律,提出采动上覆水体垂向渗漏和相邻采空区积水侧向渗漏控制方法。该论文有图128幅,表18个,参考文献204篇。
二、采空区上覆岩层的移动与裂隙带残留煤体的回采（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、采空区上覆岩层的移动与裂隙带残留煤体的回采（论文提纲范文）
（1）浅埋藏近距离煤层群开采裂隙漏风及煤自然发火规律研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| abstract |
| 变量注释表 |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.3 研究目标及内容 |
| 1.4 技术方法及技术路线 |
| 2 浅埋藏近距离煤层群复合采空区煤自燃特性及极限参数研究 |
| 2.1 程序升温实验装置及过程 |
| 2.2 浅埋藏近距离煤层群复合采空区煤自燃特性参数研究 |
| 2.3 浅埋藏近距离煤层群复合采空区煤自燃极限参数研究 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 浅埋藏近距离煤层群开采地表裂隙漏风规律研究 |
| 3.1 浅埋藏近距离煤层群开采地表裂隙发育规律 |
| 3.2 浅埋藏近距离煤层群开采地表裂隙漏风规律 |
| 3.3 浅埋藏近距离煤层群开采地表漏风影响因素分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 浅埋藏近距离煤层群开采覆岩漏风裂隙演化及孔隙率变化规律研究 |
| 4.1 物理模拟实验分析 |
| 4.2 数值模拟分析 |
| 4.3 浅埋藏近距离煤层群复合采空区离散裂隙—孔隙模型 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 浅埋藏近距离煤层群复合采空区煤自然发火模拟研究 |
| 5.1 浅埋藏近距离煤层群复合采空区煤自燃数学模型 |
| 5.2 模型建立及参数设置 |
| 5.3 复合采空区模拟结果分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 浅埋藏近距离煤层群开采自燃防治技术研究 |
| 6.1 浅埋藏近距离煤层群开采自然发火影响因素 |
| 6.2 井上下联合控风技术 |
| 6.3 采空区覆盖隔氧技术 |
| 6.4 采空区惰化降氧技术 |
| 6.5 浅埋藏近距离煤层群开采自燃防治技术体系 |
| 6.6 本章小结 |
| 7 主要结论与展望 |
| 7.1 主要结论 |
| 7.2 创新点 |
| 7.3 研究展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历 |
| 学位论文数据集 |
（2）煤层群采动卸压煤与覆岩裂隙演化特征及其对瓦斯抽采的影响（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 引言 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 研究目的 |
| 2 文献综述 |
| 2.1 国内外研究现状 |
| 2.1.1 采动影响下采动应力研究现状 |
| 2.1.2 采动影响下采动裂隙研究现状 |
| 2.1.3 采动位移分布特征研究现状 |
| 2.1.4 煤体渗流特征研究现状 |
| 2.1.5 煤层低瓦斯与应力耦合灾变机制研究现状 |
| 2.2 问题分析归纳 |
| 2.3 研究内容与研究方法 |
| 2.3.1 研究内容 |
| 2.3.2 研究方法 |
| 2.3.3 技术路线 |
| 3 复合采动邻近煤层应力场、裂隙场及瓦斯渗流特征 |
| 3.1 煤层裂隙结构特征及其分类 |
| 3.2 单次采动下煤岩损伤及渗流规律实验研究 |
| 3.2.1 试验装置与实验方案 |
| 3.2.2 单次采动循环加卸载路径下应力-应变关系 |
| 3.2.3 单次采动循环加卸载路径下峰值应力 |
| 3.2.4 单次采动梯级循环加卸载路径下残余应力分析 |
| 3.2.5 单次采动梯级循环加卸载路径下变形渗流特征 |
| 3.3 二次采动下煤岩损伤及渗流规律实验研究 |
| 3.3.1 试验装置与实验方案 |
| 3.3.2 二次采动循环加卸载路径下应力-应变关系 |
| 3.3.3 二次采动循环加卸载路径下峰值应力 |
| 3.3.4 二次采动梯级循环加卸载路径下残余应力分析 |
| 3.3.5 二次采动梯级循环加卸载路径下变形渗流特征 |
| 3.4 邻近煤层低瓦斯耦合灾变机制 |
| 3.4.1 含气煤样低气压耦合渗流灾变物理实验设计 |
| 3.4.2 实验结果分析 |
| 3.4.3 承压煤层低瓦斯耦合灾变机理 |
| 3.5 采动应力分布与渗透率分区 |
| 3.6 本章小结 |
| 4 近距离煤层群卸压开采应力场及覆岩裂隙场特征实验研究 |
| 4.1 煤层群开采裂隙演化相似模拟实验 |
| 4.1.1 煤层及顶板条件 |
| 4.1.2 相似模拟相似比确定方法 |
| 4.1.3 模型铺设与测点布置 |
| 4.2 煤层群开采条件下覆岩位移与采动应力演化特征 |
| 4.2.1 岩层移动特征 |
| 4.2.2 采动应力场演化特征 |
| 4.3 采动裂隙场量化分析 |
| 4.3.1 单次采动条件下采动裂隙场演化规律 |
| 4.3.2 二次采动条件下采动裂隙场演化规律 |
| 4.4 重复采动覆岩“三带”特征 |
| 4.4.1 单次采动条件下覆岩“三带”特征 |
| 4.4.2 二次采动条件下覆岩“三带”特征 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 采动卸压瓦斯抽采有利区识别及瓦斯富集特征 |
| 5.1 覆岩破坏高度理论计算 |
| 5.1.1 垮落带最大高度计算 |
| 5.1.2 裂隙带最大高度计算 |
| 5.1.3 沙曲煤矿“两带”最大高度计算 |
| 5.2 采动覆岩采动裂隙量化表征 |
| 5.3 采动裂隙发育演化规律数值模拟研究 |
| 5.3.1 数值模拟软件选择 |
| 5.3.2 数值模拟煤岩层参数选取 |
| 5.3.3 数值计算物理模型 |
| 5.3.4 采动裂隙演化规律的模拟结果 |
| 5.4 采动煤岩体瓦斯运移特征数值模拟研究 |
| 5.4.1 物理模型建立及模型参数 |
| 5.4.2 采场瓦斯运移规律模拟结果 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 瓦斯抽采有利区定向长钻孔瓦斯抽采 |
| 6.1 试验工作面概况 |
| 6.1.1 工作面位置及地质情况 |
| 6.1.2 采动卸压瓦斯抽采有利区顶板观测 |
| 6.2 钻孔窥视法观测钻孔周围裂隙演化特征 |
| 6.2.1 基于Matlab开发的图像分析处理 |
| 6.2.2 4305后部工作面顶板采动裂隙分布规律及演化特征 |
| 6.3 裂隙带定向长钻孔瓦斯抽采技术参数确定 |
| 6.3.1 钻孔施工层位 |
| 6.3.2 开孔位置选择钻孔参数设计 |
| 6.4 采动裂隙带定向钻孔瓦斯抽采效果分析 |
| 6.4.1 胶带巷处钻场裂隙带抽采数据分析 |
| 6.4.2 轨道巷处钻场裂隙带抽采数据分析 |
| 6.4.3 采动裂隙带定向钻孔抽采效果评价 |
| 6.5 本章小结 |
| 7 结论 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 创新点 |
| 7.3 展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历及在学研究成果 |
| 学位论文数据集 |
（3）采空区煤自燃氡气析出机理及运移规律研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 选题的背景及意义 |
| 1.1.1 选题背景 |
| 1.1.2 选题意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 氡气基本性质 |
| 1.2.2 多孔介质氡气析出研究现状 |
| 1.2.3 氡气长距离运移研究现状 |
| 1.2.4 测氡法探测煤自燃火源位置研究现状 |
| 1.3 现有研究存在的问题及不足 |
| 1.4 研究内容及技术路线 |
| 1.4.1 研究内容 |
| 1.4.2 技术路线 |
| 第2章 采空区煤自燃氡气析出及长距离运移理论分析 |
| 2.1 常温下破碎煤体氡气析出 |
| 2.1.1 常温下破碎煤体氡气析出模型 |
| 2.1.2 常温下破碎煤体氡气析出影响因素 |
| 2.2 氧化升温过程中破碎煤体氡气析出 |
| 2.3 采空区煤自燃氡气长距离运移 |
| 2.3.1 采空区煤自燃氡气长距离运移机理分析 |
| 2.3.2 覆岩分布特征对氡气长距离运移的影响 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 常温下不同煤种氡气析出规律及物性参数影响研究 |
| 3.1 常温下不同煤种氡气浓度测定 |
| 3.1.1 实验部分 |
| 3.1.2 实验结果及分析 |
| 3.2 煤种物性参数对氡气析出的影响 |
| 3.2.1 实验部分 |
| 3.2.2 铀镭核素含量测定结果 |
| 3.2.3 水分含量及灰分含量测定结果 |
| 3.2.4 孔隙结构参数测定结果 |
| 3.2.5 煤种物性参数与氡气析出相关性分析 |
| 3.3 本章小结 |
| 第4章 氧化升温过程中不同煤种氡气析出特性实验研究 |
| 4.1 氧化升温过程中不同煤种氡气析出率变化 |
| 4.1.1 实验部分 |
| 4.1.2 小波分析数据处理 |
| 4.1.3 氡气析出率计算模型 |
| 4.1.4 实验结果及分析 |
| 4.2 氧化升温过程中氡气析出影响因素实验 |
| 4.2.1 实验部分 |
| 4.2.2 等温干燥实验结果及分析 |
| 4.2.3 低温氮吸附实验结果及分析 |
| 4.2.4 微观裂隙及矿物电镜扫描实验结果及分析 |
| 4.2.5 室温下处理煤样氡气浓度测定实验结果及分析 |
| 4.2.6 气相色谱分析实验结果及分析 |
| 4.3 煤自燃氡气析出机理探讨 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 不同覆岩分布下采空区氡气运移数值模拟研究 |
| 5.1 均匀多孔介质氡气运移方程 |
| 5.2 “两带”覆岩分布下氡气运移的数值模拟 |
| 5.2.1 “两带”覆岩氡气运移二维数学模型 |
| 5.2.2 基于有限差分的数学模型求解 |
| 5.2.3 模拟结果及分析 |
| 5.2.4 含水层对氡气运移的影响 |
| 5.3 “三带”覆岩分布下氡气运移的数值模拟 |
| 5.3.1 “三带”覆岩氡气运移二维数学模型 |
| 5.3.2 模拟结果及分析 |
| 5.3.3 多煤层采空区对氡气运移的影响 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 不同覆岩分布下采空区煤自燃氡气运移实验研究 |
| 6.1 煤层回采相似模拟及采空区煤自燃模拟系统研发 |
| 6.1.1 煤层回采相似模拟实验装置 |
| 6.1.2 采空区煤自燃模拟实验装置 |
| 6.1.3 气体取样测量 |
| 6.1.4 装置气密性保障 |
| 6.2 “两带”覆岩分布下采空区煤自燃氡气运移规律研究 |
| 6.2.1 煤层回采相似模拟实验 |
| 6.2.2 采空区煤自燃模拟实验 |
| 6.2.3 监测点布置及测量方案 |
| 6.2.4 实验结果及分析 |
| 6.2.5 含水层对煤自燃氡气运移的影响 |
| 6.3 “三带”覆岩分布下采空区煤自燃氡气运移规律研究 |
| 6.3.1 煤层回采相似模拟实验 |
| 6.3.2 采空区煤自燃模拟实验 |
| 6.3.3 监测点布置及测量方案 |
| 6.3.4 实验结果及分析 |
| 6.3.5 多煤层采空区对煤自燃氡气运移的影响 |
| 6.4 本章小结 |
| 第7章 结论 |
| 7.1 主要结论 |
| 7.2 主要创新点 |
| 7.3 研究工作展望 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间取得的科研成果 |
| 致谢 |
（4）保护层开采下伏煤岩卸压防冲效应及机理研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 变量注释表 |
| 1 绪论 |
| 1.1 选题背景及研究意义 |
| 1.1.1 选题背景 |
| 1.1.2 研究意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 保护层开采防冲技术应用 |
| 1.2.2 保护层开采下伏煤岩卸压机理研究 |
| 1.2.3 保护层开采卸压效果及影响因素研究现状 |
| 1.2.4 采动煤岩变形监测技术的发展 |
| 1.3 研究内容及技术路线 |
| 1.3.1 研究内容 |
| 1.3.2 研究方法 |
| 1.3.3 技术路线 |
| 2 保护层开采下伏煤岩变形及卸压理论研究 |
| 2.1 研究区域工程背景 |
| 2.1.1 矿井概况及地质特征 |
| 2.1.2 矿井冲击地压概况 |
| 2.2 保护层开采下伏煤岩卸压防冲机理 |
| 2.3 保护层开采下伏煤岩应力变化规律 |
| 2.3.1 原岩应力状态 |
| 2.3.2 力学模型建立及公式推导 |
| 2.3.3 保护层开采下伏煤岩采动应力场解析 |
| 2.4 保护层开采下伏煤岩变形破坏特征 |
| 2.4.1 煤岩体破坏深度力学计算 |
| 2.4.2 煤岩体破坏深度相关影响因素分析 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 循环加卸载下煤岩损伤演化及力学强度特征 |
| 3.1 常规加载下煤岩变形破坏及力学强度测试 |
| 3.1.1 试验试件 |
| 3.1.2 试验系统 |
| 3.1.3 试验结果分析 |
| 3.2 不同循环加卸载条件下煤岩损伤及力学强度分析 |
| 3.2.1 试验方案设计 |
| 3.2.2 不同加卸载次数下煤岩变形特征 |
| 3.2.3 不同加卸载应力下煤岩变形特征 |
| 3.2.4 不同加卸载速率下煤岩变形特征 |
| 3.3 循环加卸载下煤岩损伤微观特征及演化规律 |
| 3.3.1 循环加卸载下煤岩损伤微观特征 |
| 3.3.2 循环加卸载下煤岩损伤演化规律 |
| 3.4 循环加卸载下煤岩的冲击倾向性变化规律 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 保护层开采卸压效果地质采矿因素影响规律研究 |
| 4.1 保护层卸压效果评价指标 |
| 4.2 数值模拟计算方法 |
| 4.3 数值模拟方案设计 |
| 4.4 地质采矿因素对卸压效果影响分析 |
| 4.4.1 采高对卸压效果的影响规律 |
| 4.4.2 层间距对卸压效果的影响规律 |
| 4.4.3 层间岩性对卸压效果的影响规律 |
| 4.4.4 工作面面长对卸压效果的影响规律 |
| 4.4.5 区段煤柱宽度对卸压效果的影响规律 |
| 4.5 卸压效果的地质采矿因素权重分析 |
| 4.6 本章小结 |
| 5 保护层开采下伏煤岩变形破坏及应力演化试验研究 |
| 5.1 保护层开采下伏煤岩移动变形特征 |
| 5.1.1 物理相似模型的建立 |
| 5.1.2 试验主要监测手段 |
| 5.1.3 模型开挖及数据采集 |
| 5.1.4 保护层开采采场围岩运移特征 |
| 5.1.5 保护层开采2~(-2中)煤应力应变场变化规律 |
| 5.2 被保护层2~(-2中)煤开采卸压效果分析 |
| 5.2.1 被保护层开采采场围岩运移特征 |
| 5.2.2 保护层和被保护层采动变形特征对比分析 |
| 5.3 保护层开采卸压时空演化规律数值模拟分析 |
| 5.3.1 数值模型建立与开挖 |
| 5.3.2 保护层采动煤岩体变形规律分析 |
| 5.3.3 被保护2~(-2中)煤层变形规律分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 保护层开采下伏煤岩卸压效果的光纤感测工业试验 |
| 6.1 采动岩体与光纤传感应变传递分析 |
| 6.2 光纤传感监测系统设计及安装 |
| 6.2.1 光纤传感器布设方案 |
| 6.2.2 光纤监测系统安装工艺 |
| 6.3 光纤传感监测系统精度分析及空间定位 |
| 6.3.1 光纤传感监测系统最优化调试 |
| 6.3.2 光纤传感器空间定位 |
| 6.4 保护层开采下伏煤岩体应变演化规律 |
| 6.5 保护层开采卸压范围确定 |
| 6.6 本章小结 |
| 7 结论创新点及展望 |
| 7.1 主要结论 |
| 7.2 创新点 |
| 7.3 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 附录 |
（5）综放面采空区瓦斯运移规律及其数值模拟研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.1.1 研究背景 |
| 1.1.2 研究意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 采空区裂隙场演化规律研究现状 |
| 1.2.2 采空区瓦斯运移理论研究现状 |
| 1.2.3 采空区瓦斯流场数值模拟研究现状 |
| 1.3 主要研究内容及技术路线 |
| 1.3.1 研究内容 |
| 1.3.2 技术路线 |
| 2 采空区上覆岩层采动裂隙演化规律 |
| 2.1 上覆岩层垮落特征 |
| 2.2 采空区上覆岩层演化规律 |
| 2.2.1 采空区三带划分及计算 |
| 2.2.2 上覆岩层碎胀系数空间分布 |
| 2.3 采空区孔隙率三维分布函数 |
| 2.3.1 孔隙率三维分布方程 |
| 2.3.2 模型适用性分析 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 采空区瓦斯运移规律研究 |
| 3.1 采空区瓦斯运移特征 |
| 3.1.1 瓦斯扩散运动 |
| 3.1.2 瓦斯渗流运动 |
| 3.1.3 瓦斯升浮运动 |
| 3.2 采空区瓦斯涌出量分析 |
| 3.2.1 煤层瓦斯分布特征 |
| 3.2.2 采空区瓦斯涌出量预测 |
| 3.3 本章小结 |
| 4 综放面采空区瓦斯运移规律数值模拟研究 |
| 4.1 软件介绍 |
| 4.1.1 FLUENT的 UDF功能 |
| 4.1.2 FLUENT的求解过程 |
| 4.2 多孔介质模型的实现方法 |
| 4.3 边界条件设置 |
| 4.3.1 模型假设 |
| 4.3.2 边界条件设定 |
| 4.4 孔隙率分布对采空区瓦斯运移规律的影响 |
| 4.5 流体流态对采空区瓦斯运移规律的影响 |
| 4.6 本章小结 |
| 5 高抽巷抽采条件下采空区瓦斯运移规律研究 |
| 5.1 402102工作面采空区概述 |
| 5.2 抽采条件下数值模拟分析 |
| 5.3 抽采权重对采空区瓦斯运移规律的影响分析 |
| 5.4 综放面采空区瓦斯运移规律的现场应用 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 |
（6）浅埋煤层群上部遗留煤柱联动失稳压架机理与控制研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| abstract |
| 变量注释表 |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景和意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.3 研究内容与方法 |
| 2 出上部遗留煤柱期间强矿压显现特征 |
| 2.1 工程背景 |
| 2.2 煤岩物理力学参数测试 |
| 2.3 31106 工作面矿压显现规律实测 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 上部遗留煤柱组合承载联动失稳机理研究 |
| 3.1 基于压力拱理论的房式煤柱稳定性分析 |
| 3.2 出遗留煤柱期间组合煤柱稳定性分析 |
| 3.3 出遗留煤柱期间煤柱稳定性数值模拟分析 |
| 3.4 遗留煤柱联动失稳坚硬岩层破断失稳力学分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 上部遗留煤柱联动失稳诱发压架机理研究 |
| 4.1 遗留煤柱联动失稳相似材料模拟研究 |
| 4.2 遗留煤柱联动失稳岩层移动压架机制分析 |
| 4.3 出遗留煤柱期间的支架载荷分析 |
| 4.4 出遗留煤柱期间压架灾害评价方法 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 出遗留煤柱层间岩层剪切效应及影响规律研究 |
| 5.1 UDEC Trigon数值模型 |
| 5.2 上部坚硬岩层破断长度对层间岩层剪切破坏的影响规律 |
| 5.3 下部煤层采高对层间岩层剪切破坏的影响规律 |
| 5.4 层间坚硬岩层厚度对岩层剪切破坏的影响规律 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 超深孔穿煤柱水压致裂切顶技术 |
| 6.1 水压致裂方案设计 |
| 6.2 水压致裂工业性试验 |
| 6.3 水压致裂压力变化与裂隙形态 |
| 6.4 出遗留煤柱期间顶板水压致裂效果分析 |
| 6.5 本章小结 |
| 7 主要结论与创新点 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 主要创新点 |
| 7.3 展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历 |
| 学位论文数据集 |
（7）综放工作面覆岩卸压瓦斯富集区识别及高效抽采技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 绪论 |
| 1.1 选题背景及研究意义 |
| 1.1.1 选题背景 |
| 1.1.2 研究意义 |
| 1.2 本论文研究领域国内外的研究发展状况 |
| 1.2.1 覆岩裂隙演化规律的研究现状 |
| 1.2.2 缷压瓦斯流动与富集规律的研究进展 |
| 1.2.3 瓦斯抽采技术的研究成果 |
| 1.3 论文研究的主要内容及技术路线 |
| 1.3.1 研究内容 |
| 1.3.2 技术路线 |
| 2 玉华煤矿地质瓦斯条件及关键层判别 |
| 2.1 概述 |
| 2.2 工程背景 |
| 2.2.1 矿井概况 |
| 2.2.2 工作面概况 |
| 2.2.3 煤层瓦斯赋存规律 |
| 2.3 工作面瓦斯涌出量预测 |
| 2.4 工作面关键层判别 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 综放工作面覆岩裂隙演化物理相似模拟试验研究 |
| 3.1 概述 |
| 3.2 物理相似模型实验方案 |
| 3.2.1 实验模型设计与搭建 |
| 3.2.2 物理模拟实验监测系统 |
| 3.3 相似模型试验结果及分析 |
| 3.3.1 直接顶的初次跨落 |
| 3.3.2 基本顶的初次垮落 |
| 3.3.3 工作面正常推采期间顶板冒落规律 |
| 3.4 工作面回采过程中裂隙发育及分布规律分析 |
| 3.4.1 回采过程中裂隙发育规律 |
| 3.4.2 采场上覆岩层移动变形规律 |
| 3.4.3 采场底板应力场分布规律 |
| 3.4.4 裂隙密度与工作面推进距离之间关系 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 综放工作面覆岩缷压瓦斯运移富集规律数值模拟试验研究 |
| 4.1 综放工作面覆岩缷压瓦斯运移规律数值模型建立 |
| 4.1.1 COMSOL介绍 |
| 4.1.2 模型的建立 |
| 4.2 综放工作面覆岩缷压瓦斯运移规律模拟结果分析 |
| 4.3 综放工作面覆岩缷压瓦斯运移富集规律 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 综放工作面覆岩缷压瓦斯高效抽采技术实践应用 |
| 5.1 瓦斯富集区探测 |
| 5.2 探测仪探测结果 |
| 5.2.1 图像采集数据 |
| 5.2.2 瓦斯气体采集数据 |
| 5.3 探测钻孔反演覆岩裂隙演化规律分析 |
| 5.4 瓦斯综合治理措施 |
| 5.4.1 采前瓦斯治理措施 |
| 5.4.2 缷压抽采瓦斯治理措施 |
| 5.5 瓦斯综合治理效果分析 |
| 5.5.1 采动缷压瓦斯抽采效果分析 |
| 5.5.2 工作面瓦斯综合治理效果分析 |
| 5.6 本章小结 |
| 6 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 |
（8）浅埋近距离房柱式采空区之上综采围岩结构稳定性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 引言 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 采场覆岩结构研究 |
| 1.2.2 上行开采研究 |
| 1.2.3 煤柱稳定性研究 |
| 1.3 研究目标与内容 |
| 1.3.1 研究目标 |
| 1.3.2 研究内容 |
| 1.4 研究方案及技术路线 |
| 1.4.1 研究方案 |
| 1.4.2 技术路线 |
| 2 矿井概况及煤岩力学参数测试 |
| 2.1 煤层赋存特征 |
| 2.2 煤岩物理力学试验 |
| 2.2.1 试验设计 |
| 2.2.2 煤岩物理力学参数测试 |
| 2.3 单轴压缩模拟 |
| 2.3.1 岩石颗粒流模型 |
| 2.3.2 受力变形及破坏状态 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 浅埋近距离房柱式采空区围岩稳定性分析 |
| 3.1 房柱式采空区围岩稳定性判定 |
| 3.2 房柱式采空区围岩稳定性理论分析 |
| 3.2.1 层间岩层稳定性分析 |
| 3.2.2 房采残留煤柱稳定性分析 |
| 3.3 房柱式采空区围岩稳定性模拟分析 |
| 3.3.1 数值计算模型 |
| 3.3.2 数值模拟结果分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 浅埋近距离房柱式采空区上综采的箱梁桥结构分析 |
| 4.1 “箱梁桥”结构模型的建立 |
| 4.2 “箱梁桥”结构模型基本参数的确定 |
| 4.2.1 腹板宽度的确定 |
| 4.2.2 应力壳高度的确定 |
| 4.2.3 箱梁应力壳演化特征 |
| 4.3 “箱梁桥”结构承载特性分析 |
| 4.4 工作面宽度对岩层控制的影响 |
| 4.4.1 围岩应力场分布特征 |
| 4.4.2 围岩移动变形特征 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 上煤层覆岩运动对采场围岩稳定性的影响 |
| 5.1 浅埋长壁工作面覆岩垮落结构的力学分析 |
| 5.2 上煤层覆岩垮落对采场围岩稳定性的影响 |
| 5.3 上煤层开采对采场围岩稳定性影响的模拟分析 |
| 5.3.1 上煤层开采后围岩应力场分布特征 |
| 5.3.2 上煤层开采后围岩移动变形特征 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 房柱式采空区上综采工作面矿压观测分析 |
| 6.1 工作面概况 |
| 6.2 工作面矿压规律分析 |
| 6.3 巷道矿压规律分析 |
| 6.3.1 巷道超前支撑压力监测 |
| 6.3.2 巷道锚杆受力监测 |
| 6.3.3 巷道表面位移监测 |
| 6.3.4 巷道顶板离层量监测 |
| 6.3.5 巷道围岩松动圈观测 |
| 6.4 本章小结 |
| 7 结论与展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 |
（9）近距离煤层采空区下工作面覆岩破断规律研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景及其意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 采场上覆岩层结构理论研究现状 |
| 1.2.2 回采工作面底板采动破坏研究现状 |
| 1.2.3 近距离煤层下行开采覆岩破断研究现状 |
| 1.2.4 存在的问题 |
| 1.3 研究内容及技术路线 |
| 1.3.1 研究内容 |
| 1.3.2 技术路线 |
| 2 近距离煤层覆岩结构分类及其支护强度分析 |
| 2.1 采空区下近距离煤层覆岩结构类型分析 |
| 2.2 采空区下工作面不同类型覆岩支护强度模型建立 |
| 2.2.1 下部煤层覆岩结构判别 |
| 2.2.2 单一煤层支护强度确定方法 |
| 2.2.3 层间无基本顶、完全损伤基本顶支护强度模型 |
| 2.2.4 层间未完全损伤基本顶支护强度模型 |
| 2.3 本章小结 |
| 3 近距离煤层开采覆岩破坏三维数值模拟分析 |
| 3.1 模型建立及模拟方案 |
| 3.1.1 建立数值模拟模型 |
| 3.1.2 数值模拟方案 |
| 3.2 上部煤层开采覆岩破断规律分析 |
| 3.3 层间无基本顶结构开采覆岩破断规律分析 |
| 3.4 层间完全损伤基本顶结构开采覆岩破断规律分析 |
| 3.4.1 覆岩采动位移变化规律分析 |
| 3.4.2 采空区下工作面回采煤层间岩层应力演化规律分析 |
| 3.4.3 覆岩破断及演化规律分析 |
| 3.4.4 覆岩应力形态演化规律分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 近距离煤层采动覆岩破断规律物理模拟 |
| 4.1 物理模拟模型设计与制作 |
| 4.1.1 模拟原型概述及相似参数的确定 |
| 4.1.2 相似材料配比 |
| 4.1.3 实验台应力传感器及位移测点布置 |
| 4.2 单一煤层开采覆岩破断规律及底板应力变化分析 |
| 4.2.1 单一煤层开采覆岩破断规律分析 |
| 4.2.2 单一煤层开采覆岩位移规律分析 |
| 4.2.3 单一煤层采动底板应力变化分析 |
| 4.3 采空区下工作面覆岩破断规律分析 |
| 4.3.1 采空区下工作面覆岩破断规律 |
| 4.3.2 采空区下工作面覆岩位移规律 |
| 4.3.3 覆岩“两带”高度分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 采空区下工作面覆岩破断规律工程实践 |
| 5.1 工程概况 |
| 5.2 采空区下工作面覆岩结构判定及其支护强度理论计算 |
| 5.2.1 理论计算流程 |
| 5.2.2 上部煤层底板破坏及覆岩结构分类 |
| 5.2.3 层间完全损伤基本顶支护强度计算 |
| 5.3 采空区下工作面矿压观测分析 |
| 5.3.1 矿压观测目的及观测方案 |
| 5.3.2 矿压观测结果分析 |
| 5.3.3 周期来压与随采随落工作面支架支护要求分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 结论与展望 |
| 6.1 研究结论 |
| 6.2 研究展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 |
（10）采场边界覆岩损伤破坏特征及渗透性演化规律（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| abstract |
| 变量注释表 |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.3 主要研究内容和思路 |
| 1.4 主要创新点 |
| 2 采场边界影响区的分区特征 |
| 2.1 采场边界影响区的应力分区特征 |
| 2.2 采场边界影响区的变形分区特征 |
| 2.3 采场边界影响区的渗透性分区特征 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 采场边界影响区采动应力路径特征 |
| 3.1 采动覆岩垮落与压实的模拟方案 |
| 3.2 采场边界影响区采动应力路径 |
| 3.3 本章小结 |
| 4 采场边界影响区覆岩裂隙发育规律 |
| 4.1 采动覆岩下沉与变形 |
| 4.2 采动覆岩裂隙发育机理 |
| 4.3 采动裂隙发育实例分析 |
| 4.4 小结 |
| 5 采动损伤岩石与裂隙渗透率演化模型 |
| 5.1 损伤岩石与裂隙渗透率的理论模型 |
| 5.2 采动应力路径下岩石三轴渗流实验 |
| 5.3 采动损伤岩石渗透率演化模型 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 采场边界影响区覆岩渗透性演化规律及控制 |
| 6.1 采动覆岩损伤破坏特征及裂隙发育规律 |
| 6.2 采动覆岩渗透性演化规律及分区特征 |
| 6.3 边界影响区采动覆岩渗透性控制 |
| 6.4 小结 |
| 7 结论与展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历 |
| 学位论文数据集 |
四、采空区上覆岩层的移动与裂隙带残留煤体的回采（论文参考文献）
- [1]浅埋藏近距离煤层群开采裂隙漏风及煤自然发火规律研究[D]. 卓辉. 中国矿业大学, 2021(02)
- [2]煤层群采动卸压煤与覆岩裂隙演化特征及其对瓦斯抽采的影响[D]. 皮希宇. 北京科技大学, 2021(08)
- [3]采空区煤自燃氡气析出机理及运移规律研究[D]. 周斌. 太原理工大学, 2021(01)
- [4]保护层开采下伏煤岩卸压防冲效应及机理研究[D]. 雷武林. 西安科技大学, 2021(02)
- [5]综放面采空区瓦斯运移规律及其数值模拟研究[D]. 李成柱. 西安科技大学, 2021(02)
- [6]浅埋煤层群上部遗留煤柱联动失稳压架机理与控制研究[D]. 吴文达. 中国矿业大学, 2020
- [7]综放工作面覆岩卸压瓦斯富集区识别及高效抽采技术研究[D]. 杨宝锋. 西安科技大学, 2020(02)
- [8]浅埋近距离房柱式采空区之上综采围岩结构稳定性研究[D]. 刘清洲. 西安科技大学, 2020(01)
- [9]近距离煤层采空区下工作面覆岩破断规律研究[D]. 曹鹏. 西安科技大学, 2020(01)
- [10]采场边界覆岩损伤破坏特征及渗透性演化规律[D]. 余伊河. 中国矿业大学, 2020