UDEC模拟下保护层开采对裂隙与瓦斯流动的影响

"UDEC下保护层开采裂隙演化及瓦斯渗流规律的研究论文，针对中远距离下保护层开采后裂隙发育和瓦斯流动的特性，利用UDEC 4.0离散元数值模拟软件进行模拟分析，并在郭庄矿进行了现场验证。模拟结果显示了上覆岩层裂隙的演变过程和瓦斯压力、流量变化；现场验证表明开采后瓦斯压力降低，瓦斯含量减少，透气性系数显著增加。" 这篇论文探讨的是在煤炭开采中一个关键的技术问题——如何通过下保护层开采来控制上覆岩层的裂隙演化和瓦斯渗流规律，以确保煤矿的安全和高效运营。下保护层开采是一种防止瓦斯突出和控制地压的开采方法，通过在主采煤层下方先开采一层煤层，以期望影响上覆岩层的应力分布，进而影响瓦斯的流动状态。 UDEC（Universal Distinct Element Code）是一款强大的离散元软件，常用于模拟地质结构的力学行为，包括岩石断裂、裂缝形成和扩展等复杂过程。在本研究中，科研人员使用UDEC 4.0对郭庄矿的下保护层开采进行了数值模拟，重现了开采过程中上覆岩层裂隙的形成和发展，以及这些裂隙如何影响被保护层的瓦斯压力和流量。 模拟结果显示，随着下保护层的开采，上覆岩层产生了明显的裂隙，这些裂隙的发育程度直接影响了瓦斯的压力分布。被保护层的瓦斯压力在开采后下降了0.5 MPa，这表明开采活动可能有助于降低瓦斯压力，降低瓦斯突出的风险。同时，瓦斯含量也减少了5.25 m3/t，意味着开采可能导致瓦斯从煤层中释放出来，这既是安全问题，也是资源回收问题。另外，透气性系数的增加（达到了原来的600多倍）说明开采活动极大地改善了瓦斯的排放条件，增强了瓦斯的渗流能力。 现场验证的数据与模拟结果相吻合，进一步证实了这种开采方式的有效性。但同时，如此大幅度的透气性增加也可能带来瓦斯治理的挑战，需要更有效的瓦斯抽排技术来配合，以防止可能的瓦斯事故。 这项研究为理解下保护层开采对裂隙演化和瓦斯渗流的影响提供了理论依据，对于优化开采策略、提高煤矿安全性和经济效益具有重要意义。然而，由于实际地质条件的复杂性，未来还需要更多结合现场观测和数值模拟的综合研究，以进一步完善和细化这些理论模型。