寺家庄矿综采工作面顶板走向高抽巷合理层位研究

阳煤集团寺家庄矿15106综采工作面瓦斯涌出量较大且具有突出危险性,针对该工作面上隅角瓦斯易超限的难题,基于工作面上覆岩层破坏的"O"型圈理论,提出了沿走向在顶板布置高抽巷进行瓦斯抽采的方法。为了探究高抽巷布置的最佳区域,首先应用理论计算及材料相似模拟的方法,得到采空区垮落带高度为0~20 m,裂隙带高度为20~60 m,弯曲下沉带高度为60 m以上;"O"型圈的导气裂隙圈在采动侧长为20 m;沿走向方向,开切眼侧破断角基本稳定在60°,回采侧破断角在43°~68°处波动,平均55°;当工作面推进距离与工作面长度相同时,沿倾向方向进风巷和回风巷破断角均为58°。应用Fluent软件分别模拟高抽巷与煤层顶板垂距为20、30、40 m,与回风巷内错距为30、40、50 m时的抽采效果,结果表明:高抽巷垂距为30 m、内错距40 m时,高抽巷内瓦斯体积分数最高,为21.2%,上隅角瓦斯体积分数最低,为0.54%。将试验所得方案应用于现场实践后,在回采初期,由于大裂隙尚未形成,上隅角瓦斯体积分数存在超限危险,随着工作面的推进,风排瓦斯量逐渐减小,高抽巷抽采瓦斯量逐渐升高;在进入正常抽采期后,上隅角瓦斯体积分数平均值约为0.6%,与模拟所得结果基本相符,该方案能够大幅缓解风排瓦斯的压力,有效解决上隅角瓦斯超限的问题。

分层充填沿空留巷瓦斯治理技术研究

为有效解决高瓦斯矿井瓦斯治理难的问题,以漳村矿26采区2605工作面为研究背景,通过分析已回采工作面安全开采影响因素,提出“分层充填沿空留巷+高抽巷”瓦斯治理方式,即在2605工作面运输巷实施分层填充沿空留巷,封堵采空区涌出瓦斯,避免向留巷内泄漏,通过高抽巷对涌出瓦斯进行抽采。根据载荷适应性原理和变形适应性原理,建立分层充填沿空留巷围岩力学模型,给出充填墙失稳的判别临界值,研究分层充填墙力学性能和留巷期间围岩及充填墙稳定性和高抽巷的瓦斯抽采效果。研究表明:分层充填墙的稳定性受分层厚度比和充填墙宽度影响,存在最优参数组合。而高抽巷瓦斯抽采效果随着远离沿空留巷呈现先增后减的变化规律。现场观测数据表明:采用上述瓦斯治理方式后,2605工作面上隅角瓦斯体积分数小于0.55%,分层充填沿空留巷内瓦斯体积分数低于0.5%,该方式能有效地进行瓦斯治理,实现高瓦斯矿井的安全开采。