上保护层采动裂隙场发育规律及瓦斯抽采技术.pdf

《上保护层采动裂隙场发育规律及瓦斯抽采技术.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、2012年第5期能源技术与管理l3doi：10．3969~．issn．1672—9943．2012．05．oo6上保护层采动裂隙场发育规律及瓦斯抽采技术卢卫军(山西煤炭运销集团沁水鑫基煤业有限公司，山西晋城048000)[摘要]为研究近距离上保护层采动裂隙场发育规律，以某煤矿上保护层62114工作面地质条件为背景，运用UDEC数值分析软件进行模拟研究，获得了采场围岩裂隙发育时空演化规律、采场裂隙分布规律，确保了保护层工作面的安全开采，消除了被保护层的突出危险性。[关键词]近距离；上保护层；裂隙场；数值模拟[中图分类号]TD712+．62[文献标识码]B[文章编号]1672-9943

2、(2012)05013_O3走向的剖面，考虑到工作面的采动影响范围，模型0引言的走向长度设置为350m，保护层开挖120m，模在突出矿井中，具备保护层开采条件的，预先型开切眼位于左侧100m位置，工作面向右侧开开采保护层，并结合被保护层瓦斯抽采系统，使相挖。据岩层密度、厚度及重力加速度确定模型上边邻有突出危险煤层减少或丧失突出危险性。大量界垂直应力，方向竖直向下，模型左右边界水平应研究表明，当煤层开采时，邻近煤(岩)体的地应力力为垂直应力乘以侧压力系数，侧压力系数由岩平衡状态被打破，出现移动、变形、卸压，从而产生石的泊松比决定，数值模型建立时对各岩层进行裂隙]。在这个变化过程中，邻

3、近层中原有瓦斯赋值，数值分析模型如图1所示。平衡状态也被打破，吸附状态瓦斯大量解吸，成为》—《>_《游离状态，若竖向裂隙发育的话，可能涌入回采工o．---c基岩作面，给煤矿安全生产带来隐患。分析采场顶底板》—-cC15煤层煤(岩)体移动变形和裂隙发育演化规律，可以为D^基岩保护层cl4煤层)_—C采空区瓦斯治理提供指导方向，对消除安全生产>一啊髓Ⅲ—啊翻圈啊隐患有着十分重大的意义。C12煤层垂石>---c)---c1试验模型建立及参数设置1．1试验工作面概况图1UDEG数值分析模型某矿上保护层C14煤层62114工作面位于1．3力学参数及屈服准则的选择某矿五水平二采区，上限标高一5

4、68m，下限标高根据某矿保护层开采的现场地质条件，列出一667m，工作面走向长890m，倾斜长160m，煤层数值模型建立时需要用到的煤岩物理力学参数如平均倾角24。，煤厚1．2m，工作面采高1．5m，该表1所示。煤层无突出危险性，煤层瓦斯含量为6m3／t，下被表1岩层的物理力学参数保护层C13煤层为高瓦斯突出煤层，平均瓦斯压力高达4．65MPa，瓦斯含量为14．9m3／t，且与保护层间距为12m。1．2模型的建立据某矿煤层地质赋存条件，模拟实验开采C14煤层作为近距离上保护层，解放C13突出煤层的情况。C14煤层开采厚度为1．5m，模型下至C14煤层底板下方40m，上至C14煤层上

5、方100m，计算采用莫尔一库仑(Mohr—Coulomb)屈服模型上边界距地表约468m。数值模型为沿煤层准则：2012年第5期能源技术与管理15抽采瓦斯，穿层钻孔与顺层裂隙相通，形成瓦斯排放到外界的通道。基于上述分析，C13煤层处于底鼓裂隙带范影围内，层间裂隙发育充分，瓦斯有由被保护层涌人响区保护层的可能性，由于保护层和被保护层间距很域厚小，虽然起到了消除被保护层突出危险性的作用，度但由于大量瓦斯会引起保护层瓦斯浓度超限，故穿层钻孔的设计间距为10m。经现场观察，该矿在开采过程中共抽出瓦斯2152万m，保护范围内煤层瓦斯抽采率高达775％，下被保护层C13煤层瓦斯压力由近4．65

6、MPa降为0．34MPa，瓦斯含量由14．9m3，t降为3_3m3／t，影响区域宽度，m工作面回风流瓦斯浓度始终控制在0．6％以下，确图4工作面推进120m采场裂隙发育及分带示意图保了保护层工作面的开采安全，同时消除了被保破断形成的垂直、斜交层理的穿层裂隙，这种裂隙护煤层的突出危险性。分布，使其与冒落带及工作面联通起来。垮落带高4结论度约为8m，该区域是有不规则岩体组成，分布具有随机性。以某矿保护层开采现场地质条件为背景，建底鼓裂隙带：处于底板下方15m范围内，该立UDEC数值分析模型，模拟获得了保护层工作区域内的裂隙分布主要是由煤岩层离层后形成的面回采过程中采空区顶底板煤岩体移动

7、变形及裂沿层理顺层张裂隙和岩层破断后垂直、斜交层理隙发育情况，对保护层底板下方不同水平检测线组成的穿层裂隙。产生的应力、位移变化进行分析，得到以下结论：底鼓变形带：下限一般在底板下方50～60m，在上保护层工作面推进过程中，模拟获得近距离该区域内的裂隙结构主要是沿层理形成的顺层张上保护层开采过程中覆岩垮落动态发展过程(垮裂隙，处于该区域内的被保护层在开采过程中发落高度为8m)。随保护层工作面推进，顶底板岩生膨胀变形，被保护层煤层瓦斯卸压解吸后主要层移动变形及裂隙发育演