特厚煤層采動(dòng)裂隙場(chǎng)演化與地面鉆井產(chǎn)氣規(guī)律.pdf

1、針對(duì)特厚煤層開(kāi)采強(qiáng)度大、對(duì)煤巖體擾動(dòng)程度高的特點(diǎn),論文以確定合適的瓦斯抽采位置、分析鉆井產(chǎn)氣規(guī)律為切入點(diǎn),對(duì)特厚煤層采動(dòng)裂隙場(chǎng)演化規(guī)律、采空區(qū)氣體分布規(guī)律進(jìn)行了研究,確定了合理的瓦斯抽采鉆孔或鉆井的布置位置,并討論了滲透率和瓦斯抽采半徑不同函數(shù)關(guān)系下的產(chǎn)氣規(guī)律,與靖遠(yuǎn)煤業(yè)集團(tuán)魏家地煤礦地面鉆井實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行了比較分析。
　　利用ABAQUS數(shù)值模擬軟件,對(duì)特厚煤層開(kāi)采后上覆巖層的位移量、膨脹率、滲透率變化規(guī)律進(jìn)行了研究:(1)當(dāng)煤層

2、未充分采動(dòng)時(shí),上覆煤巖層垮落不充分,采空區(qū)中部裂隙發(fā)育程度較高,滲透率大。當(dāng)煤層充分采動(dòng)時(shí),上覆煤巖體充分垮落,采空區(qū)中部的裂隙逐漸被壓實(shí),滲透率變小;(2)煤層傾角使得自身重力分布不均,靠近回風(fēng)巷一側(cè)的裂隙發(fā)育程度要高于進(jìn)風(fēng)巷一次,滲透率略高;(3)在垂直方向上,采空區(qū)兩側(cè)裂隙發(fā)育程度逐漸減弱,煤巖體膨脹率、滲透率呈指數(shù)形式下降。采空區(qū)中部,采動(dòng)裂隙先充分發(fā)育而后被逐漸壓實(shí)、閉合,膨脹率及滲透率先變大、后逐漸減小;(4)將煤層和采空區(qū)

3、分為原始區(qū)、采動(dòng)影響區(qū)、裂隙發(fā)育區(qū)和重新壓實(shí)區(qū)。
　　利用ABAQUS模擬得出的滲透率分布規(guī)律,通過(guò)計(jì)算流體軟件FLUENT模擬采空區(qū)氣體分布規(guī)律:(1)采空區(qū)內(nèi)在近工作面區(qū)域分別存在氧氣高濃度場(chǎng)和瓦斯低濃度場(chǎng),回風(fēng)巷一側(cè)的瓦斯?jié)舛雀哂谶M(jìn)風(fēng)巷一側(cè);(2)瓦斯?jié)舛仍谧呦蚍较虺手笖?shù)形式增高,在傾向方向上,在靠近進(jìn)風(fēng)巷、回風(fēng)巷兩側(cè)瓦斯?jié)舛容^低,在垂直高度方向上,瓦斯?jié)舛仍?~50m內(nèi)增長(zhǎng)較快。
　　確定了瓦斯抽采鉆孔或鉆井合理的布

4、置方位,揭示了地面鉆井產(chǎn)氣規(guī)律:(1)鉆孔或鉆井的最佳位置位于距風(fēng)巷30m處,距煤層頂板0~20m;(2)建立了地面鉆井瓦斯抽采流量計(jì)算模型,討論了滲透率和瓦斯抽采半徑不同函數(shù)關(guān)系時(shí),不同區(qū)域的瓦斯抽采流量計(jì)算公式。
　　在甘肅靖遠(yuǎn)煤業(yè)集團(tuán)魏家地煤礦工業(yè)試驗(yàn)表明,地面鉆井布置在合理的位置處,瓦斯抽采效果明顯,1＃鉆井累計(jì)抽采純瓦斯122.487×104m3,2＃鉆井累計(jì)抽采純瓦斯134.046×104m3,并將2＃鉆井瓦斯抽采流量