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开展大采高综采面采空区瓦斯运移规律及抽采技术研究工作,对指导确定工作面合理通风方式、优化采空区瓦斯抽采系统、提高回采工作面瓦斯防治效果、防治采空区遗煤自然发火等具有重要的理论和现实意义。本论文以山西晋煤集团赵庄煤矿3304大采高综采面为研究背景和试验点,通过理论分析、数值模拟及现场测试等手段,系统开展了大采高综采面采空区瓦斯运移及高位钻孔抽采技术研究工作。 论文在系统分析赵庄煤矿瓦斯地质规律的基础上,通过现场数据收集及分析,得出了大采高综采面瓦斯涌出规律,确定了采空区漏风流场影响范围;其次,通过建立大采高综采面采场物理力学模型,利用 UDEC数值模拟了大采高工作面覆岩移动变形规律,定量分析了顶板覆岩下沉量分布,得出了采空区内冒落岩石的三维孔隙率定量表达式及采场覆岩“竖三带”高度分布函数;最后,通过建立考虑采空区冒落形态及孔隙率的大采高综采面风流流动的数学物理模型并经过现场实测数据验证了所建数学物理模型、计算方法的正确性后,研究得到了不同横川距离时的采空区瓦斯分布及变化规律,并确定了合理的横川间距。得出了倾向、走向高位钻孔抽采时的抽采效果、变化规律及合理的布孔位置。 理论研究及现场应用表明,采空区无论是否布置高位钻孔,越往采空区上部及深部,其瓦斯浓度越高;在工作面设置尾巷时,随着滞后横川距工作面距离的增加,漏风流场影响的范围越大,采空区深部瓦斯浓度逐渐变小,滞后横川漏风量逐渐减小,瓦斯浓度逐渐增大。研究确定相邻横川最大间距为80m。当倾向钻孔布置在距离煤层顶板36.7~43.09m且位于采空区侧10m~100m时,均能取得较好抽采效果,当距工作面距离超过100m后,其抽采纯量逐渐降低,当钻孔位于采空区侧200m以后时,抽采效果极低。当走向高位钻孔至距煤层顶板的距离在34.78m时,钻孔抽采效果最好,平均日抽采纯量达到2467.8m3/d。当走向钻孔终孔推进至采空区侧且与工作面距离约40m左右时,抽采瓦斯浓度及瓦斯量达到最高值。