受载含层理煤体裂隙演化与渗流特性模拟研究

doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2017.10.017

中国安全科学学报 ›› 2017, Vol. 27 ›› Issue (10): 99-104.doi: 10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2017.10.017

受载含层理煤体裂隙演化与渗流特性模拟研究

刘佳佳^1,2,3 讲师, 杨明¹ 副教授, 张俊伟¹, 王丹^1,2,3

1 河南理工大学河南省瓦斯地质与瓦斯治理重点实验室—省部共建国家重点实验室培育基地,河南焦作 454003;
2 湖南科技大学煤矿安全开采技术湖南省重点实验室,湖南湘潭 411201;
3 河南理工大学深井瓦斯抽采与围岩控制技术国家地方联合工程实验室,河南焦作 454003

收稿日期:2017-07-03 修回日期:2017-09-20 出版日期:2017-10-20 发布日期:2020-11-05
作者简介:刘佳佳 (1985—),男,河南焦作人,博士,讲师,主要从事安全技术及工程、通风理论与技术、瓦斯灾害防治等方面的科研及教学工作。E-mail:liujiajia8803@163.com。
基金资助:
国家自然科学基金资助(51604101,51704099,51734007);河南省瓦斯地质与瓦斯治理重点实验室—省部共建国家重点实验室培育基地开放基金资助(WS2017B06);煤矿安全开采技术湖南省重点实验室开放基金资助(201502);深井瓦斯抽采与围岩控制技术国家地方联合工程实验室开放基金资助(G201608)。

Simulation study on fracture evolution and seepage characteristics of stratified coal under stress loading condition

LIU Jiajia^1,2,3, YANG Ming^1,4, ZHANG Junwei⁴, WANG Dan^1,2,3

1 State Key Laboratory Cultivation Base for Gas Geology and Gas ControlHenan Polytechnic University, Jiaozuo Henan 454003,China;
2 Hunan Key Lab of Coal Safety Mining Technology, Hunan University of Science and Technology, Xiangtan Hunan 411201,China;
3 State and Local Joint Engineering Laboratory for Gas Drainage & Ground Control of Deep MinesHenan Polytechnic University, Jiaozuo Henan 454003,China

Received:2017-07-03 Revised:2017-09-20 Online:2017-10-20 Published:2020-11-05

摘要/Abstract

摘要： 为揭示层理构造对煤体裂隙演化与瓦斯渗流特性的影响机制,优化基于层理构造的瓦斯抽采设计,保障煤矿安全高效生产,利用RFPA^2D-Flow软件,在煤体中预制斜交、垂直和平行层理裂隙面的基础上,分别对不同层理煤体的裂隙演化特征、声发射分布规律及瓦斯渗流压力场进行模拟研究,并与试验结果对比。结果表明:不同层理煤样均以剪切破坏为主,但最终破坏形态有明显差别;斜交层理煤样在3条预制层理的中间1条处破坏最明显,而垂直、平行层理煤样的抗压/拉破坏主要在预制层理裂隙面两端和周围;不同层理煤样的瓦斯渗流压力场梯度曲线均在裂隙出现的区域有明显变化,且呈波浪状分布;斜交层理煤样的模拟结果与试验结果基本吻合,验证了模拟的有效性。

关键词: 层理构造, 裂隙演化, 渗流, 声发射, 数值模拟

Abstract: To explore the influence of bedding structure on the evolution of fracture in coal seam and gas seepage characteristics, and to optimize the design of gas extraction a simulation study was carried out on samples of coal different in bedding by using the RFPA^2D-Flow software. The results show that the all coal samples different in bedding end in shear failure but their final failure patterns have obvious difference are different from each other, that the simulation result of oblique bedding coal sample conforms basically to the test results, verifying the effectiveness of the simulation.

Key words: hierarchical structure, fissure evolution, seepage, acoustic emission, numerical simulation

中图分类号:

X936

刘佳佳, 杨明, 张俊伟, 王丹. 受载含层理煤体裂隙演化与渗流特性模拟研究[J]. 中国安全科学学报, 2017, 27(10): 99-104.

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受载含层理煤体裂隙演化与渗流特性模拟研究

Simulation study on fracture evolution and seepage characteristics of stratified coal under stress loading condition

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