大同矿区双系开采上覆采空区有害气体下泄条件及致灾特征

多煤层开采中上覆采空区存在有CO、CH_(4)等有毒有害气体,该处有害气体能否发生下泄并致灾是目前多煤层开采威胁下伏煤层的安全生产需要解决的问题。论文针对大同矿区双系煤层开采上覆侏罗系煤层采空区有害气体下泄问题,应用关键层和材料力学等理论,对3-5^(#)煤层导气裂隙通道发育高度进行了理论分析,确定了石炭系煤层开采会致双系采空区间发生连通;结合多场耦合数值模拟方法,进行了侏罗系采空区有害气体下泄特征分析,确定了当双系间流场气压差大于400 Pa且裂缝通道大于0.4 m时,上覆侏罗系采空区有害气体会发生下泄现象,且可能致灾。研究成果可为相类似多煤层开采有害气体互扰防治提供理论依据。

多煤层开采上覆采空区有害气体下泄定量化关系探讨

多煤层开采过程中上覆采空区有害气体易下泄至下伏采动空间,导致下伏开采工作面有害气体超限。以大同矿区双系煤层群开采侏罗系采空区有害气体向石炭系工作空间下泄为工程背景,应用关键层理论、流体力学等理论,提出了侏罗系采空区有害气体下泄的条件,对双系采空区连通特征进行了分类并给出其判别标准,创建了侏罗系采空区有害气体向石炭系工作面下泄的多参量控制方程。结果表明:大同矿区侏罗系煤层采空区有害气体向石炭系工作空间或采空区下泄的条件是,双系之间存在一定宽度的气体运移通道且双系流场间存在压差;大同矿区双系间采空区连通特征可以分为双系采空区流场不连通、双系采空区流场连通但不致灾、双系采空区流场连通且可致灾3类,同忻矿8207工作面与上覆侏罗系采空区的连通特征属于第Ⅲ类;针对同忻煤矿8207工作面开采条件,应用建立的有害气体下泄多参量控制方程,确定工作面主关键层破断2 h后,9403~10112 m3的有害气体从侏罗系采空区下泄到8207工作面及其采空区,从而导致8207工作面采场中有害气体2 h内增加30%~33%,易导致工作面有害气体超限。研究成果为多煤层开采上覆采空区有害气体向下伏采动空间下泄的条件、机理、下泄量计算等研究提供了全新的思路。