贵州省红林煤矿下保护层开采的防突保护效果研究

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由于贵州省煤矿煤层赋存不稳定,地质条件复杂,境内煤与瓦斯突出事故频发。在2011到2020年的十年时间,贵州省煤矿共发生突出事故27起,死亡人数达到247人。大量实践经验表明:保护层开采后能极大的增强煤层透气性,降低抽采难度,提升瓦斯抽采率,能从根本上消除煤与瓦斯突出危险。本文以贵州省红林煤矿为实践背景,对下保护层开采的防突保护效果进行研究。利用理论分析、数值模拟、现场测试等方法,对下保护层开采过程进行分析,研究了下保护层开采的防突保护机理,验证了下保护层开采卸压防突效果。得出的主要成果如下:(1)通过对下保护层开采后上覆煤岩层破坏变形分析,得到了受到采动影响时,上覆煤岩层的运移及分布规律。通过对红林煤矿地质状况考察,计算得到了下保护层开采的理论卸压范围。(2)利用FLAC3D数值模拟软件,建立了红林煤矿下保护层开采的数值模拟模型,分析了上覆煤岩层及顶底板的塑性区演化规律及应力位移变化规律。采面推进结束后,塑性区呈现以工作面中部为轴的对称分布,形状近似与蝴蝶形。在采面推进过程中,应力分布呈现采面中部集中,两端降低的规律。采面开采对上覆煤岩层的位移变化的影响范围明显大于下方的岩层。开挖后顶板位移变化分布规律呈近似的“V”字分布,具有一定的对称性。(3)通过现场钻孔测试数据分析,保护层开采后,上覆9、12、13、14号煤层瓦斯含量大大降低,平均降幅达到70%以上,被保护层9号层煤层瓦斯压力下降67.5%,煤层瓦斯含量为下降75.5%(4)通过对保护范围进行现场实测,确定实测保护范围大于理论卸压范围,下保护层开采卸压效果达标。
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