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开采保护层结合被保护层卸压瓦斯抽采已成为我国煤矿优先推广的一种区域性瓦斯治灾技术,尤其随着矿井开采深度和开采强度的增加,开采上保护层结合被保护层卸压瓦斯抽采的作用更是尤为重要。本文通过理论分析、数值模拟和现场试验相结合的综合研究方法,研究了开采上保护层的卸压特征及被保护层卸压瓦斯抽采参数。 通过理论分析和数值模拟试验获得了开采上保护层的卸压特征:随着层间距的增大,开采上保护层的卸压程度越来越小;上保护层工作面的采高对被保护煤层的卸压效果有着重大的影响,上保护层工作面采高越大,被保护煤层的卸压宽度和卸压深度越大,即卸压效果越好;另外,上保护层底板含坚硬岩层,则在开采上保护层时,由于层间坚硬岩层的抑制作用,将不利于被保护煤层的应力降低,阻碍被保护煤层卸压,从而影响被保护煤层的保护效果。 根据对被保护煤层垂直应力、渗透率、层间距三者之间的关系,获得了开采上保护层后,不同距离被保护煤层卸压区的垂直应力和渗透率变化倍数之间的关系,并运用数值模拟方法对被保护煤层卸压后瓦斯抽采半径进行了研究,建立了开采上保护层在不同抽采时间和不同层间距两种条件下,采用穿层钻孔抽采被保护煤层卸压瓦斯的抽采半径计算模型。 通过现场试验得知:祁东煤矿开采上保护层后,被保护煤层产生卸压,其瓦斯动力参数发生显著变化,卸压效果明显;被保护煤层采用间距为30m×30m的底板穿层钻孔抽采参数,抽采160天后被保护层煤层瓦斯压力由3.0MPa降为0.35MPa,瓦斯含量由11.2m3/t降为4.7m3/t,被保护煤层卸压瓦斯抽采率达到了58%左右,有效降低了被保护层的瓦斯含量,彻底消除了保护范围内煤层的突出危险性。现场试验结果表明:理论分析和数值模拟研究方法获得的开采上保护层的卸压特征和卸压瓦斯抽采半径具有较好的合理性。