在我国煤矿开采过程中,瓦斯爆炸、煤与瓦斯突出是造成煤矿灾害的主要原因,瓦斯抽采被认为是解决此问题的主要方法。瓦斯抽采的的主要途径是钻孔抽采,封孔是钻孔抽采的一项重要技术,封孔的深度直接接影响抽采效果,如果封孔深度过短会导致巷道空气从钻孔周围裂隙带涌向钻孔,造成抽采浓度降低;如果封孔深度过长会导致封孔失效而无法抽采瓦斯,同时也造成材料浪费和封孔成本的增加,因此要确定合理的封孔深度。巷道掘进过程中,由于应力作用造成巷道周围的卸压区存在大量的裂隙,成为影响封孔深度的主要因素;钻孔的钻进以及瓦斯的抽采造成原有裂隙的进一步扩展和新生裂隙的形成,增大了封孔的难度。因此封孔深度的确定需要考虑卸压区的大小以及钻孔有效影响半径。首先现场采集8煤层的煤岩试样,在实验室测定其力学特性参数,为接下来的理论计算和数值模拟提供数据支撑。以张集矿8煤层为基础,建立考虑侧压系数的围岩弹塑性模型,通过FLAC 3D模拟以及钻屑量法,对巷道两帮的应力分布进行了研究,确定巷道卸压区以及应力集中区的范围;然后考虑煤体塑性变形、剪胀变形,建立了考虑孔隙度、渗透率变化和瓦斯解吸扩散过程的流固耦合模型,将其嵌入到Comsol Multiphysicsl进行模拟,确定钻孔的有效影响半径为4.35m。基于巷道围岩卸压区范围、钻孔有效影响半径以及安全系数设计5组对比抽采试验,得到封孔深度分别为8m、13m、17m、20m以及22m的顺层抽采孔在抽采90天后的平均瓦斯抽采浓度分别为28.9%、47.5%、59.6%、67.5%、68.7%,考虑到抽采效果以及成本节约最终确定张集矿8煤层的合理封孔深度为20m。图[33]表[6]参[71]