特厚煤層綜放開(kāi)采瓦斯涌出規(guī)律及控制方法.pdf

1、隨著煤礦開(kāi)采過(guò)程中高產(chǎn)高效新技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，特厚煤層開(kāi)采期間的瓦斯災(zāi)害問(wèn)題日益凸顯。部分回采工作面雖然煤層瓦斯含量較低，但是由于開(kāi)采強(qiáng)度大，生產(chǎn)期間仍存在瓦斯異常涌出現(xiàn)象。因此，目前亟需對(duì)特厚煤層開(kāi)采期間的瓦斯涌出規(guī)律和控制方法進(jìn)行研究。本文以塔山煤礦3-5＃煤層綜放工作面為研究對(duì)象，針對(duì)具有堅(jiān)硬頂板的低瓦斯含量特厚煤層綜放工作面周期來(lái)壓期間瓦斯異常涌出問(wèn)題，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)、數(shù)值模擬和理論分析等方法，開(kāi)展了工作面煤體及采空區(qū)瓦斯涌出規(guī)律

2、以及控制方法研究。
　　本研究主要內(nèi)容包括：①根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)得到了綜放工作面的瓦斯涌出規(guī)律。正?；夭善陂g工作面的總瓦斯涌出量為56.96m3/min，其中煤壁、采空區(qū)、采落煤的瓦斯涌出量分別占3.46％、52.65%、43.89%；周期來(lái)壓期間，工作面總瓦斯涌出量為79.16m3/min，其中煤壁、采空區(qū)、采落煤的瓦斯涌出量分別占4.9%、63.52%、31.58%。其中采空區(qū)瓦斯涌出量所占比例最大。②采用數(shù)值模擬及室內(nèi)實(shí)驗(yàn)揭示了支

3、承壓力作用下工作面前方煤體瓦斯涌出的影響。支承壓力由煤壁開(kāi)始呈現(xiàn)先快速增大后緩慢減小的趨勢(shì)，且工作面前方0~12m為煤巖體卸壓區(qū)；通過(guò)原煤試件的加卸載實(shí)驗(yàn)?zāi)M支承壓力變化過(guò)程，得出采動(dòng)應(yīng)力會(huì)導(dǎo)致卸壓區(qū)煤巖體的變形破壞并產(chǎn)生裂隙，煤巖滲透率增加明顯，由0.087×10-3μm2增加至2.25×10-3μm2，造成煤體瓦斯大量涌出。 ③通過(guò)理論計(jì)算及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)得到堅(jiān)硬頂板運(yùn)動(dòng)對(duì)采空區(qū)瓦斯涌出的影響。基于堅(jiān)硬頂板“O-X”破斷機(jī)理，從能量的角度

4、分析了堅(jiān)硬頂板破斷回轉(zhuǎn)對(duì)采空區(qū)的沖擊過(guò)程，得到破斷塊體軸向作用力與采空區(qū)垮落煤巖碎脹系數(shù)之間的關(guān)系。同時(shí)研究了頂煤放出率及垮落煤巖碎脹系數(shù)對(duì)堅(jiān)硬頂板破斷回轉(zhuǎn)前后采空區(qū)體積變化的影響規(guī)律，建立了來(lái)壓期間采空區(qū)瓦斯涌出增加量計(jì)算模型，并與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)進(jìn)行對(duì)比，兩者誤差在1.79%~8.83%之間，結(jié)果較為相符。④提出適用于特厚煤層綜放工作面的“協(xié)同瓦斯控制方法”?；诘孛驺@孔抽采，本煤層超前采動(dòng)卸壓區(qū)域瓦斯預(yù)抽，上隅角瓦斯抽采技術(shù)提出了針對(duì)采空