覆岩采动下瓦斯渗流特性数值模拟研究

"覆岩采动裂隙中瓦斯渗流特性数值模拟" 本文主要探讨了在煤矿开采过程中，上覆岩层的垮落现象以及瓦斯渗流特性，特别是当关键层位于煤层顶板30米处时的动态变化。通过使用RFPA-flow数值模拟软件，研究人员对开采过程中上覆岩层的应力分布、裂隙形成以及瓦斯气体的流动模式进行了深入研究。 首先，开采活动导致工作面前方的岩层产生明显的应力变化，形成了四个明显的区域：卸压区、应力集中区、稳压区和原岩应力区。卸压区是由于开采直接导致的岩石应力释放，应力集中区则是因为工作面推进而产生的局部高应力区域，稳压区和原岩应力区则是压力相对稳定或未受显著影响的区域。 在瓦斯渗流方面，随着煤层的开采，上覆岩层中的裂隙网络逐渐扩展，初始阶段瓦斯渗流速度增加，这是因为开采引起的裂隙增多提供了更多的渗流通道。然而，随着开采的持续，这些裂隙可能会部分闭合，导致渗流速度下降。最终，在一定的开采深度后，由于更深层岩层的破裂和新的渗流路径形成，瓦斯渗流速度可能再次上升。 上覆岩层的来压步距被确定约为15米，这是指岩层垮落并形成新裂缝的平均间隔。这一参数对于理解瓦斯排放的周期性和预测矿井的通风需求至关重要。 关键词的选取，如“上覆层岩”、“采动裂隙”、“瓦斯渗流”、“数值模拟”和“关键层”，揭示了研究的核心内容。上覆层岩的运动和断裂直接影响瓦斯的运移和释放，采动裂隙的形成是瓦斯渗流的关键因素，数值模拟方法为研究这些复杂过程提供了有效工具，而关键层的位置对整个系统的动态响应起着决定性作用。 这项研究对于理解矿井瓦斯控制、提高安全生产水平具有重要意义。通过深入研究这些复杂的物理过程，可以优化采矿方法，设计更有效的瓦斯抽放策略，减少煤矿瓦斯事故的风险，并为煤矿的环境保护提供科学依据。