【摘 要】
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保护层开采是防治煤与瓦斯突出的有效技术手段,研究近距离煤层上保护层开采过程中的顶底板岩层移动变形规律以及卸压瓦斯治理效果,是保护层安全开采与应用的前提和基础。本文以山西省襄矿集团上良煤矿3-2#、3-3#近距离煤层为研究对象,采用现场测试、理论分析、数值模拟、工程应用与验证的研究方法,系统研究上保护层采动下的顶底板破坏变形及瓦斯运移规律。研究成果如下:（1）对上良煤矿3-2#、3-3#煤层的瓦斯含
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保护层开采是防治煤与瓦斯突出的有效技术手段,研究近距离煤层上保护层开采过程中的顶底板岩层移动变形规律以及卸压瓦斯治理效果,是保护层安全开采与应用的前提和基础。本文以山西省襄矿集团上良煤矿3-2#、3-3#近距离煤层为研究对象,采用现场测试、理论分析、数值模拟、工程应用与验证的研究方法,系统研究上保护层采动下的顶底板破坏变形及瓦斯运移规律。研究成果如下:（1）对上良煤矿3-2#、3-3#煤层的瓦斯含量、压力等基础参数进行现场测定,结合煤层赋存情况,分析3-2#煤层作为上保护层开采的可行性;以32206综采工作面为研究对象,进行瓦斯分源预测,确定工作面主要瓦斯涌出源。（2）建立上保护层开采下,顶板破断形成的“三铰斜拱”式的覆岩空间结构模型,推导出了三铰斜拱的合理拱轴线方程,进一步计算垮落带和裂隙带高度;建立底板力学传递模型,理论计算出底板破坏深度,利用Mathcad软件绘制底板应力等值线图,并计算出底鼓量。（3）利用FLAC3D数值模拟软件研究不同回采距离下:顶底板应力分布、塑性变形破坏、膨胀变形及被保护层卸压和变形规律;根据流体力学与煤岩体控制方程,建立卸压瓦斯流固耦合数学模型,利用COMSOL数值模拟软件对比分析有无底抽巷条件下采空区瓦斯运移规律,及顺层与穿层钻孔的抽采效果。（4）根据上述研究结果制订卸压瓦斯的抽采设计方案,并依据被保护层的孔隙率变化进行钻孔优化,现场应用效果良好。研究成果为上良煤矿近距离煤层上保护层的安全开采,提供了科学的理论指导与合理的设计方案,保障了矿井的安全高效生产。
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