缓倾斜煤层综放开采卸压瓦斯运移规律研究及应用

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瓦斯与煤共生共存,它一方面严重威胁着矿井的安全生产,另一方面又是清洁高效的能源,因此,实施煤与瓦斯两种资源的安全共采对减少矿井瓦斯灾害事故、优化能源结构具有积极的作用。本文以硫磺沟煤矿缓倾斜煤层为研究背景,从理论推导分析、数值模拟分析以及现场工业性试验分析等方面,研究缓倾斜煤层采动裂隙场演化规律及其内部卸压瓦斯的运移聚集关系,并将研究结果应用到现场,初步取得如下研究成果:(1)基于硫磺沟煤矿开采地质条件,采用离散元软件UDEC2D4.0模拟分析不同煤层倾角对覆岩采动应力、位移以及采动裂隙演化规律及分布特征的影响,同时采用分形理论对覆岩采动裂隙分布特征进行定量分析。(2)针对缓倾斜煤层覆岩采动裂隙分布特征的复杂性,进一步在硫磺沟煤矿现场采用钻孔窥视和微震监测等研究手段,总结分析了缓倾斜煤层覆岩采动裂隙时空演化规律,同时对缓倾斜煤层采动覆岩裂隙分布特征模拟结果进行验证分析。(3)基于缓倾斜煤层覆岩采动裂隙分布特征,运用渗流力学、流体力学等理论建立裂隙场分区瓦斯流动模型,采用数值模拟软件COMSOL模拟研究了缓倾斜煤层采动裂隙场内瓦斯运移聚集过程,得到缓倾斜煤层采动裂隙场瓦斯运移和富集规律。(4)基于以上研究成果,提出有效的缓倾斜煤层采动影响下裂隙场卸压瓦斯抽采技术,并在现场展开工业性试验,取得了显著效果,有效的提高了采动裂隙场卸压瓦斯抽采效率,保障了工作面安全高效生产。
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