基于负压衰减效应的抽采长钻孔残余瓦斯分布规律研究

为研究顺层长钻孔抽采下煤层瓦斯残余含量的分布规律,基于负压衰减效应推导了长钻孔瓦斯抽采模型公式,利用COMSOL模拟软件建立了瓦斯-空气模型,分析了顺层长钻孔抽采下煤层瓦斯残余含量分布规律。结果表明:抽采负压呈现对数函数分布,孔底处负压最小,随着钻孔孔深增加,抽采负压衰减越小;由于钻孔存在抽采负压衰减现象,钻孔横向和纵向残余瓦斯含量呈现对数函数分布;在封孔段末端煤体受到封孔材料压力作用,使得煤体压实,孔隙率减小,瓦斯在附近运移更加困难,瓦斯流动阻力增大,致使封孔段末端瓦斯含量变化存在“滞后”现象;通过在贵州林华煤矿测量1^(#)、2^(#)钻孔不同孔深处煤层残余瓦斯含量,获得了取样深度与残余瓦斯含量的对数函数关系,拟合度分别为0.9430和0.9572,与理论分析结果相吻合。

基于层次分析法的峰丛地貌采动失稳致灾因素研究

为了探究峰丛地貌浅埋煤层开采诱发山体失稳致灾的影响因素,以贵州纳雍“8·28”山体崩塌事故为例,通过对崩塌区现有的地质概况、开采活动、气候条件等潜在致灾因素分析,采用层次分析法建立层次分析模型,构建3个一级指标、9个二级指标,定量分析确定影响山体稳定性的各指标权重.研究表明:连续降雨对坡体的稳定性相对影响最大,所占权重为0.857 1,远远大于其他8个因素;层次分析法的计算结果与事故调查的实际情况具有较好的一致性,证明了该方法的合理性.该研究结果对峰丛地貌浅埋煤层开采诱发山体失稳的预防和治理提供了一种思路.

急倾斜煤层俯伪斜工作面基本顶破断特征分析

为深入研究急倾斜煤层俯伪斜综采工作面基本顶破断特征,以重庆逢春煤矿N2821综采工作面为例,利用薄板理论,同时考虑煤层倾角α和工作面俯采角度β对采场的影响,建立了急倾斜煤层俯伪斜工作面基本顶弹性薄板模型,得出了工作面基本顶的挠曲变形方程,并进一步分析了在两个角度共同影响下的俯伪斜综采工作面基本顶应力分布特征,经过理论计算得出了基本顶的初次来压步距为13.7 m,周期来压步距为7.9 m,揭示了急倾斜煤层俯伪综采工作面最大挠度点位于工作面的中部偏下端头位置处,基本顶初次破断和周期破断特征分别为“⊂-≻”型和“⊂-≻”型破断,研究结果为急倾斜工作面煤层顶板控制提供了一定的理论参考。

瓦斯风化带有效抽采效果影响因素的数值模拟

为了分析西南地区复杂地质条件下的瓦斯抽采特征,以贵州某矿6号煤层瓦斯风化带为工程背景,基于达西定律推导了裂隙煤体瓦斯渗流的数学方程,构建了COMSOL有限元软件的瓦斯抽采数值模型,研究了不同影响因素下瓦斯风化带瓦斯抽采效果差异,并通过正交试验分析了4个影响因素的重要程度。结果表明:对瓦斯风化带瓦斯抽采效果影响最大的因素是抽采压力,其次是初始渗透率,最后是抽采时间和钻孔半径。其中,抽采压力为1.0×10^(5)MPa和初始渗透率为2.0×10^(-14)m^(2)时,抽采效果最为明显;而抽采时间为300 min及钻孔半径为100 mm时,整体瓦斯抽采活动已趋于平衡。综上,可主要采取降低瓦斯抽采压力来保证瓦斯抽采效果。本研究对于相似地质条件下瓦斯风化带的瓦斯抽采工作具有借鉴意义。

空场嗣后充填开采法矿房数值模拟分析与参数优化

针对近地表萤石矿房(埋深仅8.34 m)开采所导致的顶板及地表沉陷问题,建立了矿体开采摩尔-库伦模型,通过数值分析,针对开采扰动对上覆岩层的影响进行了研究,得到了不同开采方案下顶板位移沉降值及应力分布,综合模拟结果进行分析,由于矿房开采宽度减小,出现应力集中现象,导致10、8、6、4 m矿房宽度开采阶段顶板最大垂直应力基本呈递增趋势。结合位移分析结果可知,由于埋深较浅及顶板悬露跨度大幅减少的原因,最终使应力的小幅增长未对顶板沉降产生更大的影响,顶板沉降量与矿房宽度仍呈正比关系。在支护条件下,4 m宽度方案开采推进至30 m左右位置时,顶板及地表都会发生一定的沉降。为近地表矿体的地下开采参数选择提供了一定的指导意见。

坚硬顶板工作面支架前方切顶卸压技术研究

针对青龙煤矿21606工作面上部坚硬顶板难以垮落造成工作面支架支撑压力过大的问题,运用理论计算、数值模拟、现场实测的手段,分析了工作面切顶前后的覆岩运移特征及切顶后的工作面支架来压情况,开展现场工业试验,验证了支架前方切顶技术卸压效果。结果表明:采用切顶技术能够切断坚硬顶板之间的联系,根据强制放顶断裂力学模型计算出了切顶后的第1层基本顶的初次断裂步距为27.3 m,第2层基本顶的初次断裂步距为50.3 m,相较于未切顶条件下,分别减小了4.3 m、8.3 m;采用数值模拟分析了上覆岩层的运移规律,得出最佳切顶高度为15 m;切顶后工作面支架平均支撑压力由36 MPa减小为26.5 MPa;切顶后工作面基本顶在开采50 m后完全破断;根据来压规律,得出切顶技术实施间距为50 m。支架前方切顶卸压技术对减少工作面的煤壁片帮、增加采空区侧顶板垮落量、降低工作面支架压力等方面都有较好的效果。