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| 采动覆岩裂隙演化与卸压瓦斯运移规律是“煤与瓦斯安全共采”技术的核心，也是煤矿绿色开采技术的重要内容之一。本文以平煤十矿己15煤层为研究对象，采用FLAC3D、UDEC数值模拟软件分别分析了采动覆岩应力场变化和裂隙场的分布规律，通过分析模拟结果提取了裂隙场的三维工程简化模型，结合多物理场耦合分析软件COMSOL MULTIPHYSICS，对U型和U型+走向高抽巷两种通风系统下的采空区卸压瓦斯的分布规律进行模拟，取得以下主要研究成果：①对采空区覆岩破断离层规律进行了分析，认为在整个采场覆岩中形成了一个可满足工程精度的、较为形象的采动裂隙矩形梯台，而且可以把矩形梯台近似为非均质的多孔介质，为在其中进行瓦斯运移规律的研究提供了理论基础。②原煤试件全应力应变过程的渗透率随着轴向应变的增加先减小后增大；原煤试件加卸载条件下，煤样的渗透率在达到峰值强度的40％～60％突然增大，而后持续一段时间，然后在煤样破坏段再次急剧增加；相同的围压和瓦斯压力条件下，煤样加卸载条件下的峰值强度比常规三轴条件下的峰值强度要低。③采用FLAC3D数值软件分析了煤层开采后覆岩的应力分布规律以及塑性破坏形态，覆岩破坏形态沿煤层走向垂直剖面呈马鞍状，沿平行煤层剖面看，距煤层较近处顶板塑性破坏区为圆角矩形圈，随着距离煤层高度的增大，顶板塑性破坏区域形态趋于椭圆形。④采用UDEC数值模拟软件分析覆岩垮落后的形态。根据UDEC模拟的垮落形态图，结合前人的研究成果，勾画出了采动裂隙矩形梯台的三维空间图，根据本文研究的对象，确定了裂隙圈的范围，采动裂隙矩形梯台的高度以及断裂角等参数。⑤数值模拟软件COMSOL模拟结果显示：U型通风系统条件下，工作面上隅角，瓦斯浓度大大超过了1%的限制要求；U型+走向高抽巷条件下，高抽巷对气流的导向作用使采空区深部高浓度瓦斯和工作面新鲜风流向高抽巷口汇集，改变了瓦斯浓度分布，上隅角瓦斯浓度降到1%以下。 |
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