湖南科技大学资源环境与安全工程学院湖南科技大学南方煤矿瓦斯与顶板灾害预防控制安全生产重点实验室湖南科技大学煤矿安全开采技术湖南省重点实验室六盘水师范学院矿业与土木工程学院
为探讨金刚石串珠绳锯割缝对缝槽周围煤层的卸压增透效应,首先建立基于缝槽顶板受力的两端固支梁力学模型,分析顶板梁的受力特征及缝槽顶板下沉接触底板(简称触底)特性,然后采用自行设计的物理相似模拟试验平台开展相似模拟试验,分析不同工艺参数绳锯割缝后缝槽上下方煤岩层应力、位移变化规律,基于FLAC3D数值模拟和开发的煤层瓦斯渗透率计算程序,分析随割煤工作面推进缝槽周围煤岩体的应力和渗透率分布特征和周期演化规律。研究表明:绳锯割缝使缝槽周围应力重新分布,缝槽顶板随着割缝工作面的推进经过顶板悬露、顶板触底,连续缓沉三种演化形态;顶板未触底时,缝槽上下方形成“U”型卸压区,最大挠度在顶板中心位置,也是最先触底部位,顶板触底之后,缝槽中间位置出现应力恢复,减弱绳锯割缝的卸压增透效果;串珠绳锯的直径越大,顶板发生触底的极限跨度越大,缝槽触底越晚,卸压效果越好;相同割缝直径增加第二条割缝,两缝槽卸压区连成一起,卸压效果相互促进,减弱两缝作用下的应力恢复现象,增大了卸压范围;缝槽推进距离足够长时,由于顶板触底,缝槽两边的卸压增透效果更好,割缝卸压的影响范围从左到右划分为应力集中区、卸压区、应力恢复区、卸压区、应力集中区,对应的卸压区和应力恢复区都有较好的增透效果。研究结果可为绳锯割缝卸压增透提供理论指导。
1缝槽顶板力学分析
2绳锯切割煤层相似模拟试验
2.1绳锯切割煤层相似模拟试验装置
2.2模型搭建
2.3 模拟方案
2.4 试验结果及分析
3 绳锯切割煤层数值模拟
3.1数值计算模型的建立
3.2数值模拟结果及分析
3.2.1 单缝绳锯切割煤层垂直应力演化规律
3.2.2 双缝绳锯切割煤层垂直应力演化规律
3.2.3 不同工艺绳锯切割煤层垂直应力分布
4 绳锯割缝煤层渗透率变化特征分析
4.1渗透率计算方法
4.2渗透率计算结果及分析
5 结论
主办单位:煤炭科学研究总院有限公司 中国煤炭学会学术期刊工作委员会