深部開采復(fù)合高位巷優(yōu)化布置及次生災(zāi)害分析.pdf

1、瓦斯災(zāi)害嚴(yán)重制約了礦井安全生產(chǎn),并且隨著開采深度增加,災(zāi)害程度越演越烈。對于深部高瓦斯、高地應(yīng)力、高突出危險(xiǎn)性及低透氣性首采煤層的瓦斯治理,成為深部礦井的研究熱點(diǎn)。另外當(dāng)前我國經(jīng)濟(jì)下行壓力增大,實(shí)現(xiàn)瓦斯治理工程的高效利用,也是礦井節(jié)能增效的重要途徑。
　　復(fù)合高位巷技術(shù)是在常規(guī)走向高抽巷的基礎(chǔ)上,通過對高位巷優(yōu)化布置及次生災(zāi)害的有效控制,實(shí)現(xiàn)高位巷“一巷兩用”:前期準(zhǔn)備階段,掩護(hù)突出煤層煤巷掘進(jìn);后期回采階段,治理采空區(qū)及鄰近層瓦

2、斯。作為一種新型復(fù)合技術(shù),復(fù)合高位巷技術(shù)實(shí)現(xiàn)了一措并舉,是對深部礦井瓦斯治理和節(jié)能增效的有益嘗試。
　　本文以平煤四礦三水平己15-31040首采面為研究背景,采用理論分析、物理模擬、數(shù)值分析及工業(yè)應(yīng)用等方法,針對復(fù)合高位巷層位、內(nèi)錯(cuò)間距、采空區(qū)瓦斯治理效能及次生災(zāi)害發(fā)生特點(diǎn)展開,主要取得以下成果:
　　首先,分析了采場裂隙形成及瓦斯運(yùn)移規(guī)律,得出:采場裂隙分為離層裂隙和貫穿裂隙,分別為瓦斯提供積聚空間和運(yùn)移通道;覆巖內(nèi)瓦斯

3、存在介質(zhì)滲流和浮升擴(kuò)散兩種運(yùn)移方式,采空區(qū)回風(fēng)側(cè)離層區(qū)是高位抽采工程最佳施工地點(diǎn)。
　　其次,通過相似實(shí)驗(yàn)和FLAC3D數(shù)值模擬對復(fù)合高位巷合理布置進(jìn)行優(yōu)化,得出:該工作面每推進(jìn)21m,頂板發(fā)生一次周期來壓,高位巷結(jié)構(gòu)失穩(wěn)與頂板破壞同步發(fā)生;根據(jù)統(tǒng)計(jì)計(jì)算、頂板下沉量、裂隙發(fā)育狀態(tài),結(jié)合頂板巖性,確定高位巷位于己15煤頂板16m,細(xì)粒砂巖下部,巷道頂部沿砂質(zhì)泥巖頂板掘進(jìn);高位巷掩護(hù)煤巷同步掘進(jìn)中,水平應(yīng)力集中是造成巷道破壞的主要原因

4、,通過對高位巷與煤巷內(nèi)錯(cuò)0m、5m、10m、20m間距下水平應(yīng)力、頂板下沉等數(shù)據(jù)的分析,確定高位巷與煤巷同步掘進(jìn)合理內(nèi)錯(cuò)間距20m。
　　最后,建立U+I和U型CFD模型研究復(fù)合高位巷瓦斯治理效果和次生災(zāi)害發(fā)生特點(diǎn),得出:高位抽采下,采空區(qū)近底板附近出現(xiàn)瓦斯降低區(qū),瓦斯帶狀分布出現(xiàn)上移現(xiàn)象;回風(fēng)側(cè)瓦斯?jié)舛认陆?2％,高位巷對上隅角瓦斯具有明顯治理效果。氧氣沿傾向分布均勻;采空區(qū)散熱帶和氧化帶沿走向出現(xiàn)明顯加寬后移,其中機(jī)巷側(cè)氧化帶