The invention relates to a quantitative description method of coal seam roof fissure field, which belongs to the technical field of coal mine gas extraction. The method comprises the following steps: S1: Analyzing the range of development height of fissure field according to the mining height and dip angle of coal seam, determining the range and shape of fissure field; S2: Analyzing and determining each stratum in fissure field according to the range and shape of fissure field; The number of fractured blocks; S3: Quantitative analysis of the geometric model of the fracture field, quantitative calculation of the fractured area and the fractured area formed between the fractured blocks, and obtain the fractured area distribution and permeability distribution; S4: According to the fractured area and the fractured area formed between the fractured blocks, the preferred location of gas extraction in the coal seam roof fractured field is determined. The method of the invention solves the problem of gas exceeding limit caused by unreasonable layout of boreholes or high drainage roadways in roof fissure field, and has far-reaching significance for guiding gas drainage in roof fissure field of coal seam.
【技术实现步骤摘要】
一种煤层顶板裂隙场的定量化描述方法
本专利技术属于煤矿瓦斯抽采
，涉及一种煤层顶板裂隙场的定量化描述方法。
技术介绍
瓦斯抽采是减少瓦斯涌出、降低瓦斯积聚、预防瓦斯超限的根本措施，同时可用于开发利用高效清洁的煤层气能源。我国大部分矿区煤层具“三高一低”的特征，煤层低渗透性使得预抽瓦斯效果不理想，回采空间瓦斯涌出量巨大，严重影响生产安全，因此高效抽采采动裂隙场内卸压瓦斯是防止上隅角瓦斯超限的重要方法。目前，依据矿山压力与岩层控制理论及覆岩裂隙特征将采空区上方覆岩划分为“竖三带”，从上至下依次划分为弯曲下沉带、裂隙带和冒落带，覆岩的瓦斯抽采主要针对于裂隙带内瓦斯，如申请号为201110425131.0的中国专利申请公开了一种基于上覆岩层裂隙壳的瓦斯抽采钻孔布置方法，将裂隙带从上至下依次划分为高位裂隙壳、中位裂隙壳、低位裂隙壳，对于来自本煤层和邻近煤层由于采动作用形成的卸压解吸瓦斯，分别由在瓦斯尾巷布置的抽采钻孔进行抽采。裂隙壳中高位裂隙壳内离层裂隙与微裂隙发育，低位裂隙壳内破断裂隙与离层裂隙均发育较好，中位裂隙壳位于中间过渡区。现有采空区顶板裂隙场瓦斯抽采方法主...
【技术保护点】
1.一种煤层顶板裂隙场的定量化描述方法，其特征在于：该方法包含如下步骤：S1：根据煤层回采高度和煤层倾角分析裂隙场的发育高度范围，结合砌体梁理论计算，确定裂隙场存在的范围及形态；S2：根据裂隙场存在的范围及形态，分析确定裂隙场内每层岩层断裂块体数目，并建立裂隙场几何模型；S3：对裂隙场几何模型进行量化分析，获得顶板裂隙场内裂隙发育特征，建立顶板裂隙场坐标系，定量计算出各断裂块体间形成的离层裂隙和破断裂隙面积，并获得裂隙面积分布、渗透率分布；S4：根据各断裂块体间形成的离层裂隙和破断裂隙面积，建立煤层顶板裂隙场三维渗透率分布模型，明确煤层顶板裂隙场内瓦斯抽采的优选位置。
【技术特征摘要】
1.一种煤层顶板裂隙场的定量化描述方法，其特征在于：该方法包含如下步骤：S1：根据煤层回采高度和煤层倾角分析裂隙场的发育高度范围，结合砌体梁理论计算，确定裂隙场存在的范围及形态；S2：根据裂隙场存在的范围及形态，分析确定裂隙场内每层岩层断裂块体数目，并建立裂隙场几何模型；S3：对裂隙场几何模型进行量化分析，获得顶板裂隙场内裂隙发育特征，建立顶板裂隙场坐标系，定量计算出各断裂块体间形成的离层裂隙和破断裂隙面积，并获得裂隙面积分布、渗透率分布；S4：根据各断裂块体间形成的离层裂隙和破断裂隙面积，建立煤层顶板裂隙场三维渗透率分布模型，明确煤层顶板裂隙场内瓦斯抽采的优选位置。2.根据权利要求1所述的一种煤层顶板裂隙场的定量化描述方法，其特征在于：步骤S1具体为：根据已有的地表下沉曲线特征，结合砌体梁力学模型得到了砌体梁的位移函数：其中，Wx表示砌体梁的位移曲线，x表示距开采边界的距离，l表示断裂块体长度，W0表示最终下沉量，满足：W0＝M-∑h(C′p-1)其中，M为采厚，h为岩层厚度，C′p为岩石碎胀系数。3.根据权利要求2所述的一种煤层顶板裂隙场的定量化描述方法，其特征在于：步骤S2具体包含如下步骤：S21：确定裂隙场内的块体长度，满足：其中，σt为岩块抗拉强度，q为岩块承受的载荷；S22：根据砌体梁理论计算得出某一岩层裂隙场发育长度，结合实际矿井中对应的周期来压长度，确定断裂块体的数目为n，假定断裂岩块的长度相同，即：l＝l1＝l2…＝ln则当第m个岩块达到近水平时，离层裂隙停止发育，此时对应的”O”形圈弯曲段宽度近似为：f＝ml根据几何关系，在采高一定的情况下，断裂岩块的下沉值分别为，W1＝lsinθ1,1,W2＝l(sinθ1,1+sinθ1,2),……；S23：结合砌体梁理论，得出”O”形圈宽度为：4.根据权利要求3所述的一种煤层顶板裂...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘见中，刘延保，张碧川，孙海涛，赵旭生，申凯，熊伟，巴全斌，王波，戴林超，曹偈，
申请(专利权)人：中煤科工集团重庆研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：重庆,50
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