特厚煤層綜放開采瓦斯涌出規(guī)律及控制方法.pdf

1、隨著煤礦開采過程中高產(chǎn)高效新技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，特厚煤層開采期間的瓦斯災(zāi)害問題日益凸顯。部分回采工作面雖然煤層瓦斯含量較低，但是由于開采強(qiáng)度大，生產(chǎn)期間仍存在瓦斯異常涌出現(xiàn)象。因此，目前亟需對(duì)特厚煤層開采期間的瓦斯涌出規(guī)律和控制方法進(jìn)行研究。本文以塔山煤礦3-5＃煤層綜放工作面為研究對(duì)象，針對(duì)具有堅(jiān)硬頂板的低瓦斯含量特厚煤層綜放工作面周期來壓期間瓦斯異常涌出問題，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)、數(shù)值模擬和理論分析等方法，開展了工作面煤體及采空區(qū)瓦斯涌出規(guī)律

2、以及控制方法研究。
　　本研究主要內(nèi)容包括：①根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)得到了綜放工作面的瓦斯涌出規(guī)律。正?；夭善陂g工作面的總瓦斯涌出量為56.96m3/min，其中煤壁、采空區(qū)、采落煤的瓦斯涌出量分別占3.46％、52.65%、43.89%；周期來壓期間，工作面總瓦斯涌出量為79.16m3/min，其中煤壁、采空區(qū)、采落煤的瓦斯涌出量分別占4.9%、63.52%、31.58%。其中采空區(qū)瓦斯涌出量所占比例最大。②采用數(shù)值模擬及室內(nèi)實(shí)驗(yàn)揭示了支

3、承壓力作用下工作面前方煤體瓦斯涌出的影響。支承壓力由煤壁開始呈現(xiàn)先快速增大后緩慢減小的趨勢(shì)，且工作面前方0~12m為煤巖體卸壓區(qū)；通過原煤試件的加卸載實(shí)驗(yàn)?zāi)M支承壓力變化過程，得出采動(dòng)應(yīng)力會(huì)導(dǎo)致卸壓區(qū)煤巖體的變形破壞并產(chǎn)生裂隙，煤巖滲透率增加明顯，由0.087×10-3μm2增加至2.25×10-3μm2，造成煤體瓦斯大量涌出。 ③通過理論計(jì)算及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)得到堅(jiān)硬頂板運(yùn)動(dòng)對(duì)采空區(qū)瓦斯涌出的影響?；趫?jiān)硬頂板“O-X”破斷機(jī)理，從能量的角度

4、分析了堅(jiān)硬頂板破斷回轉(zhuǎn)對(duì)采空區(qū)的沖擊過程，得到破斷塊體軸向作用力與采空區(qū)垮落煤巖碎脹系數(shù)之間的關(guān)系。同時(shí)研究了頂煤放出率及垮落煤巖碎脹系數(shù)對(duì)堅(jiān)硬頂板破斷回轉(zhuǎn)前后采空區(qū)體積變化的影響規(guī)律，建立了來壓期間采空區(qū)瓦斯涌出增加量計(jì)算模型，并與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)進(jìn)行對(duì)比，兩者誤差在1.79%~8.83%之間，結(jié)果較為相符。④提出適用于特厚煤層綜放工作面的“協(xié)同瓦斯控制方法”?；诘孛驺@孔抽采，本煤層超前采動(dòng)卸壓區(qū)域瓦斯預(yù)抽，上隅角瓦斯抽采技術(shù)提出了針對(duì)采空