鄰近層對開采層工作面采空區(qū)瓦斯分布規(guī)律研究.pdf

1、我國西北地區(qū)煤炭資源埋藏淺，表土層薄，但是煤層厚度大，且層數(shù)多，多為煤層群開采。因此在工作面開采過程中，上下鄰近層瓦斯涌出的不同特點，將對采動瓦斯的治理帶來不同的影響。
　　掌握不同開采條件下采動瓦斯分布規(guī)律，可以為分析采動瓦斯涌出后對瓦斯進行抽放提供理論依據(jù)，是治理瓦斯的前提。而研究不同條件下采空區(qū)上覆巖層的變形破壞規(guī)律，確定采動上覆巖石“三帶”的范圍，也是掌握采動瓦斯流動規(guī)律并最終進行采動瓦斯抽放的關鍵和前提。
　　因此

2、，研究煤層群開采條件下，不同開采順序所造成的覆巖變形破壞規(guī)律以及由此帶來的采動瓦斯分布規(guī)律，將為礦井回采工作面及上隅角瓦斯治理問題帶來理論依據(jù)，具有重要的學術意義，也具有重要的技術和經(jīng)濟價值。論文依托內(nèi)蒙古科技廳重大項目“烏達礦區(qū)高瓦斯礦井瓦斯抽采技術及綜合利用研究”，以五虎山煤礦生產(chǎn)實際為基礎，針對煤層群開采條件下采動瓦斯分布規(guī)律和治理技術，從以下幾個方面展開了研究并得出結論:
　　(1)通過煤巖樣品的實驗室測試，獲得了煤層及頂

3、板的密度、彈性模量、泊松比、單軸抗壓強度等基本物理力學參數(shù)，為接續(xù)研究工作的開展奠定了基礎。
　　(2)通過理論分析，在總結前人研究的基礎上，建立采動瓦斯分布的數(shù)學模型，并對模型進行量化求解。
　　(3)采用理論分析和數(shù)值模擬的方式研究煤層群開采過程中采動空間應力、裂隙分布規(guī)律。
　　根據(jù)應力場模擬結果，首采上層煤時，垮落帶最大高度約為10.9m，斷裂帶最大高度約為22.9m。首采下層煤時，垮落帶最大高度約為14.8m

4、，斷裂帶最大高度約為距本煤層頂板49.4m。
　　覆巖裂隙場研究結果表明:覆巖裂隙場內(nèi)，裂隙數(shù)量分布以兩邊為多，中部較少，在關鍵層下部的巖層往往產(chǎn)生較大的離層空間;覆巖底部，孔隙率較大，孔隙率曲線沿走向呈現(xiàn)馬鞍狀。
　　(4)在理論分析和數(shù)值模擬的基礎上，研究了上、下鄰近層對開采層工作面采空區(qū)瓦斯分布規(guī)律，得出了不同瓦斯涌出來源（上鄰近層和下鄰近層）條件下尾巷對采空區(qū)瓦斯流動的影響規(guī)律，總結形成回采空間采動瓦斯流場分布規(guī)律。

5、
　　(5)頂板走向高位鉆孔布孔參數(shù)設計及參數(shù)合理化研究。根據(jù)前面的研究成果結合試驗工作面的具體情況，設計3～4組不同鉆孔數(shù)量、鉆孔深度的頂板走向高位抽放鉆場，通過考察鉆孔抽采量與推進距離、推進速度、抽采時間等抽采參數(shù)進行現(xiàn)場驗證。
　　理論分析和現(xiàn)場考察結果表明:
　　1)首采下層煤時，工作面回風巷內(nèi)施工的各個鉆場內(nèi)的下、中和上分層鉆孔與工作面推進均有一個時空關系，但下分層鉆孔處于裂隙發(fā)育區(qū)段的時間最長，整體抽放效果

6、最好;上分層抽放效果次之，中分層鉆孔效果最差。
　　2)首采上層煤時，工作面高位鉆孔考察結果證明鉆孔抽采的適宜層位與前述“三帶”范圍的理論分析基本一致;工作面高位鉆孔抽采效果不佳，同樣表明了尾巷對采空區(qū)瓦斯流場分布的研究是正確的。
　　通過以上幾個方面的系統(tǒng)研究，掌握了試驗工作面的瓦斯涌出來源，確定了回采工作面采動瓦斯分布規(guī)律、頂板走向高位鉆孔與工作面回采的時空演化關系和頂板走向高位鉆孔合理化參數(shù)，總結形成了適合五虎山煤礦開