賀西煤礦首采層開采后下伏煤層卸壓特征研究.pdf

1、本文以賀西煤礦三采區(qū)3313工作面為原型，用 FLAC3D模擬開挖上覆煤層50 m、100 m、200 m，分析下伏煤層的應力和位移變化。通過實驗室進行的滲透性實驗，得到滲透模型，結合下伏煤層膨脹變形特征，得出下伏煤層的滲透率變化特征。利用COMSOL Multiphysics軟件模擬了不同抽采時間下下伏煤層瓦斯抽采半徑，對工作面瓦斯抽采鉆孔進行了優(yōu)化。
　　上覆煤層開采后，受采動的影響，下伏煤層煤體經歷了加載-卸載過程，隨著上覆

2、煤層工作面推進，原來的應力較大的區(qū)域應力逐漸減小，轉化為卸壓區(qū)。且煤體卸壓范圍以及卸壓程度與上覆煤層推進距離呈正相關關系。
　　由實驗室滲透性實驗得到的下伏煤層滲透模型可知，煤體在加載階段，滲透率逐漸減小，達到卸荷點后的卸載階段，滲透率迅速增大，通過對滲透率測試結果的擬合可知，卸載力學路徑下，加載階段，煤樣滲透率與軸向應變的關系為k=A1e-B1ε（A1、B1為擬合系數）；卸載階段，煤樣滲透率與軸向應變的關系為k=A2e-B2ε（

3、A2、B2為擬合系數）。
　　隨著上覆煤層工作面的向前推進，下伏煤層由工作面中心向外依次可劃分為滲透率增大1區(qū)、滲透率增大2區(qū)、滲透率減小區(qū)以及原始滲透率區(qū)四部分，其中滲透率增大1區(qū)的滲透率增加程度和范圍是最大的；下伏煤層工作面的煤體處于滲透率增大區(qū)域，且大范圍的處于滲透率增大1區(qū)。
　　根據下伏煤層工作面滲透率的分布特征結合COMSOL Multiphysics軟件模擬得出不同抽采時間下的瓦斯抽采半徑，對下伏煤層工作面瓦斯

4、抽采半徑進行優(yōu)化，在卸壓區(qū)1和卸壓區(qū)2順層瓦斯抽采鉆孔間距為16 m，在卸壓區(qū)1和原始應力區(qū)之間的應力集中區(qū)煤體鉆孔間距為3 m，原始應力區(qū)鉆孔間距為7 m；工作面瓦斯抽采率大于60％，工作面推進過程中測得瓦斯解吸指標K1值最大為0.25，△h2最大值為138 Pa，測得的最大殘余瓦斯壓力為0.35 MPa?；夭善陂g平均產量為3500 t/d，平均相對瓦斯涌出量為3.8 m3/t，回風巷瓦斯?jié)舛茸畲笾禐?.7%，小于1%，瓦斯未出現過超