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为了研究无煤柱开采采空区倾斜下方向煤层消突范围,以红岩煤矿6#煤层无煤柱开采为工程背景,按照煤体弹塑性损伤变形理论、矿山压力理论、煤层瓦斯流-固耦合理论和岩石力学理论,采用现场取样测试、实验室物理相似模拟试验、数值计算和现场考察相结合的研究方法,展开对红岩煤矿6#煤层倾斜工作面推过后采空区倾向下部煤层集中应力变化规律、条带范围瓦斯赋存规律及条带消突范围的研究,为确定下区段工作面风巷区域是否需要布置底板抽放巷进行条带预抽提供技术依据。论文的主要研究内容及取得的主要研究成果如下:(1)由岩石试件的物理力学试验,得到不同层位岩石试件的单轴抗压强度、弹性模量、泊松比参数、抗拉强度、粘聚力和内摩擦角等力学特性参数,为物理相似模拟试验和数值模拟计算提供基础的物理力学参数。(2)通过物理相似模拟试验研究,得到了下区段煤层应力分布规律和最大集中应力峰值位置;研究表明:上区段采空区形成后,直接顶发生垮落,煤岩层出现明显裂隙并向上发展,一段时间过后,上部新产生的裂隙宽度越来越小;下区段煤岩层出现不同程度的变形位移,靠近采空区的煤岩体变形较大,煤体产生了膨胀变形,为沿空煤体的瓦斯解吸、扩散、运移提供了良好的条件;且由于受采动影响,下区段煤层应力重新分布,沿倾向方向逐渐升高,然后慢慢下降并趋于稳定,在距离采空区20cm(对应现场20m)位置附近出现最大集中应力峰值。(3)基于煤层瓦斯流动的多物理场耦合理论,进行采空区对倾斜下部煤体应力应变及瓦斯压力影响的数值模拟计算分析,得到了沿空煤体倾向应力应变分布规律、上区段工作面开采前后瓦斯压力变化规律和上区段工作面回采以后不同时间瓦斯压力沿倾向的分布规律;研究表明:随着上区段煤层的开采,下区段煤岩层原来的平衡应力场被破坏,峰值应力沿煤层倾向下部传播,在距离采空区17m附近出现最大集中应力峰值,与物理相似模拟试验得到的最大集中应力峰值位置相近;且因采动影响,沿空煤体瓦斯赋存状态发生变化,煤体内吸附的瓦斯逐渐转变为游离状态,靠近采空区位置的煤体渗透率最大,解吸的瓦斯逐步向采空区扩散,沿空煤体瓦斯压力降低,消突范围随时间延长逐渐扩大;随采空区边界距离增加,煤层残余瓦斯压力下降的速率越慢,当距离超过25m后,煤层残余瓦斯压力达标所需的时间将大大延长。(4)红岩煤矿6#煤层上区段工作面回采前后,对下区段煤层研究范围内的瓦斯压力、瓦斯含量进行了现场考察,得到了在上区段采空区形成一定时间范围内,煤层瓦斯含量小于消突指标8m~3/t的下区段条带消突范围和不同位置瓦斯压力下降的幅度;现场实测表明,工作面回采过595天后,距离采空区25m以内的下区段煤层残余瓦斯含量由7.8m~3/t降到平均2.69m~3/t;煤层瓦斯压力也发生了不同程度的下降,距离采空区15m的位置,瓦斯压力从3.1MPa下降到1.4MPa,距离采空区25m的位置,瓦斯压力从2.8MPa下降到1.8MPa,均大于0.74MPa;对观测数据进行拟合分析发现,距离采空区15m处的钻孔瓦斯压力随时间的变化近似呈线性变化,根据回归方程推测出在上区段工作面开采约770天后,距离采空区15m处的钻孔瓦斯压力将降到0.74MPa以下,而距离采空区边界25m处的瓦斯压力已经基本保持稳定;采空区下部煤体的瓦斯排放是一个受时间影响较大的排放过程;现场实测瓦斯压力变化规律结果与数值计算结果基本吻合。