覆岩导气裂隙演化对邻近层瓦斯涌出规律的影响

上覆岩层中导气裂隙的发育情况直接影响着邻近层瓦斯在采动破裂煤岩体中的动态储运及涌出规律。在探讨上覆岩层中导气裂隙形成机理和延伸规律的基础上,实测研究了阳泉集团石港煤矿15101综放工作面导气裂隙的发展规律并计算得出正常生产条件下导气裂隙带的发育高度,结合综放面瓦斯涌出的实测数据,研究了采动影响下导气裂隙的发育与邻近层瓦斯涌出之间的动态耦合关系,为本煤层以及邻近层瓦斯抽采和治理技术的选择及优化提供依据。

高瓦斯综放开采覆岩导气裂隙带高度演化规律研究

为探究高瓦斯厚煤层综放开采覆岩裂隙带高度演化规律,以主焦煤矿2303综放工作面为研究背景,通过正交试验研究了采厚、硬岩比例系数、煤层倾角、采深等因素对综放面导气裂隙带发育高度的影响特征,总结了各因素与导气裂隙带高度之间的关联性。通过UDEC软件模拟了综放面"两带"覆岩运移特征,模拟结果为:工作面充分采动时垮落带高度为21.7 m,裂隙带高度为45.0 m,台阶下沉现象明显。采用钻孔窥视仪对2303工作面"两带"进行探测,对比采动前后的覆岩裂隙情况可得:垮落带高度为20.7 m,裂隙带高度为44.3 m,与数值模拟结果一致。

采空区导气裂隙带瓦斯渗流规律研究

为掌握采空区覆岩导气裂隙带瓦斯渗流规律,采用理论分析与物理模拟的方法,对导气裂隙带进行了侧向区域划分,并对各分区瓦斯渗流特征进行了研究。结果表明:根据采动应力分布特征,采空区覆岩导气裂隙带在侧向上可分为压裂裂隙带、"O"形圈裂隙带、裂隙闭合带;在压裂裂隙带和裂隙闭合带瓦斯流态为达西渗流,在"O"形圈裂隙带瓦斯流态为紊流状态。

煤层采动后甲烷运移与聚集形态分析

富含甲烷厚煤层经综采放顶煤方法开采后 ,甲烷运移通道和聚集空间随采场上覆岩层活动特征及导气裂隙带空间分布形态而不同。本文分析了煤层采动后采场覆岩关键层活动特征对导气裂隙带分布形态的影响 ,提出上覆岩层中破断裂隙和离层裂隙贯通后在空间形成椭抛带分布 ,阐述了卸压甲烷在椭抛带的升浮—扩散运移理论 ,为实现煤层与甲烷的安全共采提供了科学依据。

上保护层开采下伏煤岩层卸压范围研究

根据工作面支承压力分布规律,建立了底板煤岩层垂直、水平、剪切应力的计算理论模型,得出受分布力作用时底板内任意一点应力表达式;通过引入岩石强度指数和广义胡克定律,得出上保护层开采时下伏煤岩层卸压范围内导气裂隙带、卸压解吸带的判别准则,划定了上保护层开采的卸压保护范围。理论分析表明:距保护层垂距40m下伏被保护层"卸压解吸带"滞后保护层工作面煤壁22.2m以远。通过现场考察得出的卸压保护范围为25m,与理论分析结果基本一致。

采煤工作面高位钻孔抽采采空区瓦斯技术研究

为解决鹿台山煤矿2煤层回采工作面上隅角瓦斯浓度频繁超限的问题,以2205工作面为例对高位钻孔抽采技术进行优化。通过UDEC软件模拟研究表明,采空区导气裂隙带发育高度为80 m,“O”形圈宽度范围为距采空区边缘10~46 m,确定最佳布置层位为距煤层顶板50 m,设计高位钻孔的布置参数。工作面回采期间,高位钻孔平均抽放量31246.5 m^(3),上隅角瓦斯浓度稳定在0.14%~0.47%,抽采效果良好,保障了工作面的安全高效生产。

某矿高位瓦斯抽采巷道合理层位的确定

针对某矿A4007工作面回采期间经常出现回风巷上隅角瓦斯浓度超限和回风流瓦斯浓度超限次数频繁的情况,采用理论计算和Flac3D数值模拟等手段研究了覆岩应力场和裂隙场的分布规律:研究结果表明覆岩导气裂隙带高度预计为15.3~26.4m;瓦斯富集区域位于两巷采空侧上方偏向采空区0~30m、距离煤层顶板15.3~26.4m的环形裂隙区,从而确定工作面高位瓦斯抽采巷道合理层位为距离煤层顶板20m处。

切顶成巷条件下采空区覆岩破坏与裂隙发育特征

为明晰切顶成巷无煤柱开采条件下采空区覆岩破坏与裂隙发育特征,综合采用理论分析、数值模拟和现场实测相结合的方法对其进行研究.研究结果表明:切顶成巷条件下,直接顶和基本顶被切断后,基本顶断裂位置转移至采空区侧,侧向块体旋转下沉对留巷顶板的扰动减弱.基本顶初次来压和周期来压时的破断由原来的"O-X"形转化为近似"矩形"结构.基本顶的切断使得基本顶及其控制的上覆岩层得到充分垮落,采空区垮落带的高度明显增加.切顶后,垮落带上方离层裂隙的尺寸减少甚至消失,垮落带内覆岩导气裂隙增多,垮落带上方覆岩导气裂隙减少.

卸压瓦斯抽采遮挡层存在性及其作用

探讨了特殊隔水关键层——"遮挡层"在卸压瓦斯抽采中的作用方式与机制,提出了遮挡层作用下的典型地层结构类型。研究结果表明:遮挡层是隔水关键层的1种特殊存在形式,根据遮挡层和被保护层所处相对位置及其在覆岩"三带"中的位置关系,划分了4类遮挡层地层结构类型,揭示叠加应力作用下岩体变形变位的挤压作用、软弱岩性矿物遇水膨胀堵塞作用、流体携带物质充填作用和裂隙发育强弱作用是遮挡层控制卸压瓦斯流态的主要作用机制。