采矿与安全工程学报 ›› 2025, Vol. 42 ›› Issue (2): 356-370.doi: 10.13545/j.cnki.jmse.2023.0304
党嘉鑫,涂敏,张向阳,赵庆冲
摘要： 为准确快捷了解底板煤岩体卸压时空演化特征,保证下伏煤层瓦斯安全高效抽采,须对多因素影响下的底板膨胀变形规律进行分析。通过数值模拟分析不同推进距离底板下方应力场和破坏区的时空演化特征,进一步建立采动力学模型,分析应力集中系数k、弹性模量E、底板深度H和煤层厚度h对底板膨胀变形特征的影响,并确定主控影响因素。结果表明:采空区下方煤岩体经历了初期变形、加速变形、稳定变形和终期变形4个阶段,底板随工作面周期推进呈倒三角形破坏。在靠近煤壁和切眼处形成充分卸压区,工作面附近的卸压程度和广度较为明显,以采空区中部为中心向四周逐渐呈环形压实区;底板下方煤岩体膨胀变形呈现两端高中间低的“M”形变化规律,随着远离采空区膨胀变形减缓,煤层自身物理特性是周围地质环境共同作用的结果,层间距H是影响煤岩体膨胀变形的主要因素之一;现场对下伏两层煤的瓦斯压力进行监测,工作面靠近和远离钻孔位置时,沿走向和倾向瓦斯压力整体呈现先增大后减小的趋势,最终趋于平稳完成卸压;随着底板深度的增加,瓦斯压力峰值逐渐增加至0.4～0.5 MPa,其卸压效果也有所减弱。研究成果可为下伏煤层卸压瓦斯抽采的布置方案提供参考。
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