顺层抽采钻孔有效防突偏移量研究

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顺层钻孔预抽煤层瓦斯是区域治理煤矿瓦斯灾害的重要措施,但在钻孔施工过程中,会经常发生钻孔进入顶板或底板岩层中的偏移现象,当偏移量过大时会导致瓦斯无法穿过岩层进入到抽采钻孔中,造成煤层瓦斯抽采的不均衡,形成局郭瓦斯抽采空白带,对矿井的安全生产造成了极大隐患。本文以理论分析与数值模拟作为研究手段,对平煤五矿己15-32020工作面实施顺层钻孔预抽区段煤层瓦折时,部分钻孔发生偏移但区域防突措施依然有效的现象进行科学的分析与合理的解释,为抽采钻孔合理优化布置提供理论依据。本文以煤层瓦斯流动规律和钻孔周围煤岩体应力分布特征为研究基础,分析偏移钻孔周围瓦斯流动规律和卸压范围,结果表明:岩层段偏移钻孔周围的瓦斯运移可看做半径向稳定流动,煤层段偏移钻孔周围的瓦斯运移可看做径向稳定流动,增大煤岩体的透气性能有效提高钻孔的抽采效果;侧压系数主要影响钻孔卸范围的形状,钻孔埋深的增大、煤岩体强度的减小、钻孔直径和软化模量的增加都有利于扩大卸压范围。以试验区实际情况为例,通过理论计算结合RFPA数直分析,研究岩层段偏移钻孔的卸压范围大小、透气性变化和瓦斯有效抽采半径,数值分析结果表明:试验区岩层段偏移钻孔的实际卸压范围应介于0.357~0.525m间,卸压范围内岩体透气性系数能提高至煤层透气性系数,经300天时间的预抽,抽采钻孔控制区域内的瓦斯压力可降至0.445~0.579MPa。通过对比试验区现场消突效果,表明数值模拟结果与现场实际基本一致,试验区的顺层抽采钻孔有孜防突偏移量就是岩层段偏移钻孔的卸压范围。经综合分析,顺层钻孔有效防突扁移量由原岩应力大小与分布、煤岩体力学参数、钻孔孔径所决定,受煤层瓦斯参数、煤层透气性和抽采时间所影响。
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