【摘 要】
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中国废弃煤矿数量巨大且多为高瓦斯矿井,煤矿废弃后其内部富含丰富的瓦斯资源。开展废弃煤矿采空区瓦斯富集分布规律研究是进行废弃煤矿瓦斯资源抽采的前提和基础,可为废弃煤矿瓦斯资源的科学、高效、精准开发利用提供理论和技术指导。本文以龙山煤矿为实际工程背景,采用理论分析与数值模拟相结合的方法,首先运用3DEC软件进行废弃煤矿采空区上覆岩层下沉规律、孔隙率分布规律研究。同时,分源预测得出工作面采空区内各瓦斯涌
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中国废弃煤矿数量巨大且多为高瓦斯矿井,煤矿废弃后其内部富含丰富的瓦斯资源。开展废弃煤矿采空区瓦斯富集分布规律研究是进行废弃煤矿瓦斯资源抽采的前提和基础,可为废弃煤矿瓦斯资源的科学、高效、精准开发利用提供理论和技术指导。本文以龙山煤矿为实际工程背景,采用理论分析与数值模拟相结合的方法,首先运用3DEC软件进行废弃煤矿采空区上覆岩层下沉规律、孔隙率分布规律研究。同时,分源预测得出工作面采空区内各瓦斯涌出源的瓦斯涌出量。在此基础上,采用COMSOL软件进行废弃煤矿采空区瓦斯富集分布规律研究。得出以下主要结论:（1）在废弃煤矿采空区上覆岩层下沉量方面,推导得出考虑煤柱支撑作用的废弃煤矿单工作面采空区上覆各岩层交界面下沉量公式;通过寻找最优拟合方程,得出废弃煤矿相邻工作面采空区各岩层交界面下沉量公式,并将其划分为区段煤柱宽度较小型、适中型、较大型3类相邻工作面采空区。（2）在废弃煤矿采空区上覆岩层孔隙率分布规律方面,数值大小上,废弃煤矿工作面采空区上覆各岩层孔隙率最大区域位置向其各自中部偏移距离与其距煤层底板的距离呈正相关关系;形态分布上,废弃煤矿工作面采空区自煤层底板向上,单工作面采空区、区段煤柱宽度较大型相邻工作面采空区上覆各岩层孔隙率空间分布形态呈:“簸箕”状～“凹凸峰”组合状～“∧”状,区段煤柱宽度较小型、适中型相邻工作面采空区上覆各岩层孔隙率空间分布形态呈:部分“簸箕”状～单侧“凹凸峰”组合状,无明显“∧”状。（3）在废弃煤矿采空区瓦斯富集分布规律方面,瓦斯流动运移上,废弃煤矿采空区瓦斯流动运移分为瓦斯流动运移前期（0～1a）、瓦斯流动运移稳定时期（1～5a）2个阶段;封闭时间上,废弃煤矿采空区内的瓦斯浓度与封闭时间呈正相关关系;工作面采空区类型上,若废弃煤矿相邻工作面采空区之间的区段煤柱宽度适中,则有利于瓦斯资源保存;其次为较小的区段煤柱宽度;区段煤柱宽度较大或区域内仅存在一工作面采空区不利于瓦斯资源保存。本文图61幅,表7个,参考文献120篇。
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