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主办单位:煤炭科学研究总院有限公司、中国煤炭学会学术期刊工作委员会

采动覆岩卸压瓦斯运储通道属性参数拓扑关系研究

2024-04-11



本论文创新点



1)得到了多因素下覆岩裂隙网络分布特征。通过开展多组物理相似模拟实验,获得了多因素条件下采动覆岩裂隙的分布特征,探究了覆岩裂隙网络横纵向分区演化特征及其影响因素,提出了以“离层量”、“破断裂隙密度”为判据的瓦斯运储通道边界表征参数。

2)明晰了卸压瓦斯运储通道的各属性参数拓扑关系。基于不同开采条件下几何、裂隙参数的变化规律,获得了采动覆岩裂隙网络拓扑演化特征,掌握了煤岩体拓扑结构动态演化过程,完善了瓦斯运储通道的属性参数拓扑关系网络。

3)建立瓦斯运储通道网络干系结构矩阵及模型。结合复杂网络特征参数实现运储通道干系结构和因素节点的演化特征分析,实现了瓦斯运储通道网络干系影响因素的定量描述,建立了瓦斯运储通道网络干系结构矩阵及模型。

题 目



采动覆岩卸压瓦斯运储通道属性参数拓扑关系研究


作 者



赵鹏翔1,2,3,4,5,卓日升1,李树刚1,2,3,林海飞1,2,3,常泽晨1,贾永勇6,金权1,刘元嘉7

单 位



1.西安科技大学 安全科学与工程学院

2.教育部西部矿井开采及灾害防治重点实验室

3.西部矿井瓦斯智能抽采工程研究中心

4.新疆工程学院 新疆煤矿灾害智能防控与应急重点实验室

5.新疆工程学院 新疆煤炭资源绿色开采教育部重点实验室

6.新疆维吾尔自治区煤炭科学研究所

7.新疆工程学院 安全科学与工程学院


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摘   要



煤矿日益加剧的高强开采过程中,诸多因素综合影响着覆岩裂隙的空间分布特征。覆岩裂隙分布的特征对于解放层开采中的瓦斯治理有着重要的指导意义。通过开展多组二维物理相似模拟实验,探究了不同开采条件下(开采高度、推进速度、关键层层位、煤层倾角)覆岩裂隙网络分布特征及卸压瓦斯运储通道的属性参数,得到了几何参数、裂隙参数的拓扑干系网络。基于复杂网络演化理论可以简化现实干系的拓扑变换,并结合复杂网络特征参数分析运储通道干系结构和因素节点的演化特征,实现了覆岩裂隙网络干系影响因素的定量描述,建立了卸压瓦斯运储通道网络干系结构矩阵及模型。结果表明:卸压瓦斯运储通道的发育范围、贯通度以及分形维数均随着采高、关键层层位及煤层倾角增大而不断扩大;随着推进速度的加快,发育范围却呈现减小的趋势。采高的增加对离层量影响最大,6 m采高相较于4 m时增幅达到146.9%。破断裂隙密度的变化主要受煤层倾角影响,受推速的影响较小,将钻孔布置在高密度区域(破断裂隙密度>4.7条/m),可以有效的起到瓦斯截留的作用。研究结果可进一步优化不同因素影响下瓦斯抽采钻孔的布置参数,提高瓦斯抽采效率,从而保证工作面安全高效的回采,对实现瓦斯精准绿色抽采具有一定的现实意义。








作者简介





    
赵鹏翔

教授

博士生导师

          

 赵鹏翔,男,1987年3月生,甘肃兰州人,中共党员,教授,博士生导师,现任西安科技大学安全科学与工程学院系副主任,中国煤炭工业协会西部矿井瓦斯智能抽采工程中心副总工程师,新疆维吾尔自治区煤及煤层气工程技术研究中心副主任,陕西省应急管理与安全生产协会技术青年专家组副组长,国家科技专家库成员,陕西省科技专家库成员,新疆维吾尔自治区“天池英才”特聘专家。曾获中国煤炭青年科技奖、中国职业安全健康协会青年科技奖、陕西高校第五批“青年杰出人才支持计划”、陕西省青年科技新星、全国高校矿业石油与安全工程领域优秀青年科技人才提名奖。




研究方向


煤层开采多场耦合理论与瓦斯防治技术
主要成果



长期从事煤层采动多场耦合理论与矿井瓦斯防治理论的研究及成果转化工作,主持国家自然科学基金3项(面上项目2项,青年项目1项),国家重点研发计划专题1项,中国博士后科学基金面上项目1项,陕西省杰出青年科学基金项目1项,陕西省重点研发项目1项,陕西省创新能力支撑计划项目1项,新疆维吾尔自治区重点研发专项项目子课题及科技援疆项目各1项,主持山东能源集团重点科技攻关项目课题等企业委托课题10项;在《Energy》《Fuel》《Powder Technology》《煤炭学报》《煤炭科学技术》等瓦斯领域主流期刊发表论文120篇(SCI收录37篇、EI收录42篇),出版专著2部;第一发明人获国家知识产权授权20余件,其中国外知识产权3项。注重科教融合,教学成果获陕西省高等学校科学技术研究优秀成果二等奖,指导学生获全国高校安全科学与工程大学生实践与创新作品大赛一等奖、中国青年报“青年创客”陕西赛区一等奖、全国大学生电子商务“创新、创意及创业”挑战赛陕西省二等奖、中国国际“互联网+”大学生创新创业大赛陕西赛区银奖等30余项。

引用格式




赵鹏翔,卓日升,李树刚,等. 采动覆岩卸压瓦斯运储通道属性参数拓扑关系研究[J]. 煤炭科学技术,2024,52(2):135149.

ZHAO Pengxiang,ZHUO Risheng,LI Shugang,et al. Research on the evolution mechanism of the topologicalrela-tionship of the property parameters of the mining overburden rock pressure relief gas migration channel[J]. CoalSci-ence and Technology,2024,52(2):135149.


END

责任编辑:宫在芹

整       理:黄小雨

审       核常   琛

  责任编辑:宫在芹
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