课题四、深部采动破断煤岩体瓦斯导向流动的形成特征和规律
1、研究内容
(1)煤岩体采动卸压致裂的力学模型研究
采用实验研究和数值计算方法模拟开采卸压力学活动,研究煤、岩以及组合结构体在卸压过程中的力学响应,探讨应力状态转变对煤、岩体内破裂的影响规律;从应力或能量角度建立煤、岩体卸载条件下的致裂力学模型。
(2)开采扰动条件下煤岩体的应力与能量演化规律研究
研究开采扰动条件下煤岩体中的应力场与能量场的空间分布规律;研究工作面推进过程中周围煤岩体中应力或能量从初始平衡到积聚增大再到释放松弛或转移的时空过程;探讨开采扰动与煤岩体卸压的动态关系以及卸压区内应力与能量变化速率。
(3)破断煤岩体中瓦斯通道形成的理论与试验研究
研究破断煤岩体结构特征与瓦斯运移的相互关系,提出采动致裂形成瓦斯通道机制,探讨应力变化、破断煤岩体块度变化对瓦斯通道形成的影响规律。研究采动卸压裂隙带中破断煤岩体的形态和分布以及开采过程中裂隙带运动规律,揭示瓦斯富集、运移、通道形成以及释放的力学机制。
(4)破断煤岩体中导向瓦斯通道控制理论研究
运用煤岩体卸压破断和瓦斯通道形成理论,提出煤层瓦斯全局宏观导向流动和局部精细导向流动的人工导向通道设计的力学原理;运用流体动力学数值模拟方法和研发相似实验设施,系统研究人工导向瓦斯流动规律及其影响因素,提出导向通道控制模型和流动效率评价方法;考虑工作面及采区布局、采空区分布和煤层条件等因素,研究采区最佳瓦斯抽放的通道布局,提出形成人工导向瓦斯通道的干预方案的优化设计方法。
2、研究目标
(1)系统研究工程尺度下采动卸压条件下煤岩体破坏的机理,揭示其采动卸压破裂带形成和演化规律;
(2)阐明破断煤岩体中瓦斯富集、运移和释放的力学机理和控制方法;
(3)提出瓦斯通道形成与控制理论,为煤与瓦斯共采提供科学决策依据。
(4)在国内外重要科学刊物上发表SCI、EI 论文15-20篇,出版学术专著1-2部,申请专利2-3项,培养硕士和博士研究生10名。
3、承担单位:中国矿业大学、中国矿业大学(北京)
4、课题负责人:马念杰
5、课题参加人员:程远平、张勇、许兴亮、刘洪永

主办单位: 973项目管理办公室
地址:江苏省徐州市中国矿业大学文昌校区综合楼605,邮编:221008
电话:0516-83885091,传真:0516-83885091

 
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