[发明专利]浅埋藏煤层开采地表贯通裂隙分布和漏风特征判定方法

摘要

本发明公开了一种浅埋藏煤层开采地表贯通裂隙分布和漏风特征判定方法，包括如下步骤：根据矿井实际地层资料确定相似实验材料配比；根据几何相似和动力相似铺设相似材料模型；材料强度与原岩强度相似后进行煤层开挖，模型开挖稳定后拍摄裂隙发育照片；使用图像处理软件对照片进行灰度化和矢量化处理；将矢量化的裂隙图像导入到数值模拟模拟软件进行计算；将得到的结果与实测数据进行对比分析，通过不断修正，最终获得比较精确的数值模型。本发明可揭示浅埋煤层条件下覆岩裂隙分布及漏风特征，为漏风通道的封堵等现场情况提供一种有益的参考。

主权项

一种浅埋藏煤层开采地表贯通裂隙分布和漏风特征判定方法，其特征在于：包括如下步骤：(1)确定模型与原岩的比例，根据矿区煤层埋藏的岩层岩性、厚度和物理力学参数，计算模型中模拟各层岩层时不同材料的配比及用量；(2)根据得到的材料的配比及用量，按照原岩的岩层层位关系及倾角按顺序铺设实验岩层形成模型并静置，在相邻岩层中布置电阻应变片；(3)当模型强度与原岩强度差在阈值范围内时，模拟现场实际对原型的开采条件，准备对模型中的煤层进行开挖；(4)根据对原型进行实际开挖时的推进速度和每次开挖的长度，设置对模型进行开挖的推进速度和每次开挖的长度，并且每次开挖结束后，放置40～80min再继续开挖；(5)在对模型开挖的进行过程中，记录电阻应变片的检测数据，当各个电阻应变片的数据均不再变动或变动幅度均在阈值范围内时，模型达到应力平衡，使用相机拍摄模型应力平衡后裂隙发育的照片；(6)将拍摄所得的裂隙发育照片处理为矢量图形；(7)将矢量图形导入COMSOL数值模拟软件并设为初始几何模型，调整几何模型大小，设定几何模型材料属性、边界条件；(8)对设定好的几何模型进行网格剖分后求解计算，获得裂隙漏风风速和压力分布；(9)将获得的裂隙漏风风速及压力分布与针对原型进行现场实测的各点的漏风数据进行对比分析，通过不断地调整几何模型的设计参数，从而获得与现场实测相吻合的裂隙漏风风速和压力分布规律，为封堵漏风通道提供参考。