方庄一矿二1煤层抽采钻孔封孔深度的确定.pdf

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1、煤矿现代化2014年第2期总第119期方庄一矿二煤层抽采钻孑L封孑L深度的确定刘飞龙(河南理工大学安全科学与工程学院，河南焦作454003)摘要瓦斯抽采是瓦斯治理的重要手段，其中合理封孔深度的确定对于提高瓦斯抽采率具有重要的影响。随着巷道的掘进，煤岩层的空隙和裂隙扩张发育，地应力重新分布向深部转移，得出瓦斯钻孔封孔深度必须穿过巷帮煤层的泄压带，而又在应力峰值之间。运用flae。数值模拟软件模拟巷道开挖，结合煤层瓦斯含量测定法现场实测确定出巷道的泄压带与应力集中带的范围，最终确定出所在埋深的煤层合理封孔深度为1l～13m。

2、关键词封孔深度；flac。；瓦斯含量测定法；瓦斯抽采中图分类号：TD712．62文献标志码：A文章编号：1009—0797(2014)02—0055—03瓦斯含量趋于煤层原始瓦斯含量，低于极值，极值前1巷帮泄压带宽度测定目的及理论研究为卸压带。由于回采巷道开挖后，采掘作业破坏了煤层的2数值模拟原始应力和瓦斯压力平衡，产生煤体流变破坏和瓦斯流动。巷道围岩应力重新分布，巷道周边一定的范2．1用flac3D对巷道周围的垂直应力进行模型的建立围内就会产生应力集中现象，其应力大于煤体极限本次建模按照方庄煤矿山西组二煤层所处的应力时

3、，巷道周边一定范围的煤体就会发生变形破实际地质情况建立模型，巷道沿煤层顶底板掘进，煤坏，此范围的应力就会有所降低[1_2]。采掘空间附近的层的平均厚度为4．46m，近水平赋存，巷道断面尺寸集中应力使该部分煤体首先发生破裂变形，集中应5．5m×4．5m，掘进断面为24．7m。力向煤体深部转移，形成卸压带、集中应力带和原始根据研究的内容和巷道的特点，考虑到实际岩应力区，俗称应力“三带”[33。体的非均质性以及岩体中含有大量的节理裂隙面，巷道掘成后，沿巷道两帮得到卸压，卸压带内煤建立数值分析模型时，单个巷道的模型范围可根据体透

4、气性增加，同时其内瓦斯压力平衡状态遭到破实际地质条件取5～10R。或以上[41，模型确定为简化坏。由于从煤体内部到沿巷道煤壁之间存在着瓦斯的三维模型，模型的宽为50m，高为50m，厚度为压力梯度，卸压带内煤体中瓦斯向巷道涌出，形成瓦20m，模型坐标系采用直角坐标系，XOY平面取为水斯排放带。测定煤层巷道卸压带宽度即巷道对煤体平面，z轴取铅直方向，并且规定向上为正。取巷断卸压排放瓦斯的影响范围，对于抽采钻孔封孔深度面中心为坐标原点，水平向右为x轴正方向，沿巷道的确定提供依据。方向垂直向内为Y轴正方向，垂直向上为z轴正方由于

5、煤层瓦斯含量与瓦斯压力之间的函数关系服向，重力方向沿z轴负方向。从朗格缪尔方程，因此在采动卸压瓦斯排放带内，煤层依据41121面地质说明书，该处煤层对应埋深取瓦斯含量和瓦斯压力的分布变化趋势具有一致I生。最大值605．5m，初始垂直应力为自重应力，岩石的容重取25kN／m，，对应垂直应力约为15．13MPa，施加在模型的上部边界；据矿方地应力测试结果，侧压系数为1．11，计算得水平应力为16．79MPa，水平力取各向等值。模拟巷道围岩应力分布、变形与塑性区范围。2．2所用模型为本构模型本模拟采用摩尔一库仑(Mohr—Co

6、ulomb)屈服准图1掘进巷道周围煤体瓦斯含量、压力实测分布曲线则如下：图1所示为掘进巷道周围煤体瓦斯含量、压力分1．_r———————一Fs=广l一2c、／旦布趋势实测结果。从图中可以看出，瓦斯含量和瓦斯-sinVl-sin压力的分布变化趋势较一致，但两者的递增率不同，式中：盯、。为最大和最小主应力；c、(b为粘聚力前者大致呈指数伴随函数增长，后者则呈指数和直线和内摩擦角。式增长。当趋近于应力集中带时，瓦斯压力出现极值，当Fs>0时，材料将发生破坏。在通常应力状态·55·断岩体是否产生拉伸破坏。⋯一．—————————

7、————]2。3拟的结模拟的121巷开挖后的围岩石垂墨直且应力／分布”女口”黧¨LLd)L茸}8R髓2041图2。力如进3所示。由表司为8m、l8m的两个煤样的粉碎前(1)l~；g4g一暑朋、．端蒜苇的影响，导致粉碎后脱气量偏1氐，鼓舾寻玖竹里了原岩应网·，，，⋯墨黧篡茹u8薏由于煤样罐微漏，所以导显致数据作废，不予进行分析。对剩r蛛仟里m范围内要为垂直集中应力带，垂直膻刀峰网井墒：占鬣，VIlli4；,／--刺袤图5方庄一矿4l121沿倾向巷道排放半多，耋瑟，选定9页)方庄根井星嫠篷淼士一矿二煤层巷道卸压带苋J芟削切风

8、。”、·56‘煤矿现代化2014年第2期总第119期12309工作面进行数值模拟，解释了贵州响水煤矿雨管理，2010，10(6)：14—16．谷井田东坡面出现裂隙的原因；指出山区浅埋缓倾『41张龙，张东健，邓雪杰等．近距离下位煤层面矿压显现规律斜煤层推进后，地表裂隙发育受煤层埋深、边坡倾角数值模拟研究【J1．能源技术