大众煤矿沿空采动卸压带及瓦斯排放规律研究.pdf

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1、76能源技术与管理2012年第3期doi：10．3969／j．issn1672-9943．201203．031大众煤矿沿空采动卸压带及瓦斯排放规律研究孙世金，朱振，向昌正，孟凡册，冯亮青(1．安阳大众煤业有限责任公司，河南安阳455133；2．安阳鑫龙煤业(集团)有限责任公司，河南安阳455133)[摘要]通过对突出煤层沿采空区采动卸压影响范围及瓦斯排放规律分析，结合突出煤层沿空掘进工作面突出危险性试验考察，评价突出煤层沿空采动卸压带煤体突出危险性。确定突出煤层沿空掘进工作面突出危险性预测方法，实现安全快速掘进。[关键词]卸压带；排放规律；突出；快速掘进[中

2、图分类号]TD713[文献标识码]B[文章编号]1672-9943(2o12)O3一O07621矿井基本情况标高一280～35m，煤层瓦斯压力0·8MPa。3突出煤层沿空采动煤体卸压及瓦斯分安阳大众煤业有限责任公司矿区位于安阳市布规律数值分析北西30km，大众矿主采煤层为二煤层，曾多次发生过煤与瓦斯突出。据钻孔煤芯和生产矿井资3．1岩石力学模型料，该区二。煤层为呈粉状、鳞片状、粒状产出，块数值模型以安阳大众矿二煤层开采条件为煤较少，为松软煤层，放散速度快，取样瓦斯含量基础建立，采用FLAC。数值模拟软件，数值模型高。二煤层为高瓦斯煤层，属煤与瓦斯突出矿尺寸尽

3、可能按照现场实际尺寸确定，模型中各岩井。煤体坚固性较差，孔隙率高，钻孔煤层瓦斯解层位置关系按实际地质条件建立，模型水平向右吸速度快，煤尘爆炸指数9．21％～13．43％，不具爆为x轴方向，沿煤层走向向内为Y轴正方向，垂炸性，煤层无自燃现象。煤矿瓦斯成分高，含量大，直向上为z轴正方向，整个模型范围大小为280mX属高沼气带范围，从瓦斯成分和瓦斯含量的分布500mX260m。模型中煤层倾角l2。，工作面长度判断，该煤层具有煤与瓦斯突出危险。为120m，走向推进长度500m。所建数值模型如图2所示。2实验工作面概况12051工作面设计平面如图1所示。12051工作

4、面上顺槽巷道沿原12031上顺槽再生顶板布置，底板标高在一280—315m之间，起始点位于12051上顺槽进风巷里口，结束点位于12051工作面顷槽设计位置切眼开口处。煤层平均厚4．29m，顶板老顶为厚5．87m砂岩，直接顶为厚7．66m砂图2整体数值模型网格图质泥岩，直接底板为厚5m泥岩，基本底为厚4m3．2岩层材料及瓦斯流动参数砂质泥岩。该工作面地面标高+150～+160m，井下岩层材料物理力学参数包括密度、体积模量、剪切模量、粘聚力、摩擦角以及抗拉强度，具体参数如表l所示。表1岩层物理力学参数容重弹性模量泊松粘聚力摩擦角抗拉强度々井柏／(kg．m-3)

5、／GPa比IMPa)IMPa砂岩270022．40．2255．038．54．89砂质泥岩270011．50．2492．436．52．77煤14006．30．3111．0301．25泥岩25178．70．2751．936．62．34图112051工作面设计平面示意图模型本构关系选用莫尔一库仑准则。应力边2012年第3期孙世金，等大众煤矿沿空采动卸压带及瓦斯排放规律研究77界条件为：竖直方向按土层自重应力；水平方向应量由深部向煤壁方向逐渐降低，该区域处于采动力参考安阳矿区地应力测量结果，取0．8倍自重卸压瓦斯排放带内，并且从距沿空煤壁约20m处应力；模型上边界施

6、加载荷p=6．25MPa以模拟上开始煤层瓦斯含量低于8m3／t。覆岩层自重。位移边界条件为：模型顶面自由，四表3沿空采动煤体瓦斯含量测定结果周约束各边界面的法向位移，底面完全约束。12051工作面上顺槽瓦斯测定取样深度及含量／(m3·t_1)根据煤层瓦斯流动变化规律，其初始和边界距开口距离／m1Om15m20m25m条件为：当瓦斯排放时间为零时，煤层处于原始状态，煤层中各点瓦斯压力都等于原始瓦斯压力，在瓦斯流动距离(半径)为零时，瓦斯流动发生在沿空煤壁暴露面，瓦斯压力等于井巷大气压力，流动场内瓦斯流动开始发生处的煤层处于原始状态，其瓦斯压力等于原始瓦斯压力，

7、如表2所示。表2瓦斯流动参数4．2沿空掘进工作面瓦斯涌出规律孑L隙率渗数瓦度蹴艉抗在12051上顺槽巷道沿空掘进期间，对巷道-3)工作面瓦斯涌出变化规律进行了考察。12051上顺槽巷道从开口掘进至掘进长度373m范围内，3．3沿空采动煤体卸压及瓦斯分布数值模拟结工作面瓦斯涌出量的变化曲线如图3所示。果根据FLAC。数值模拟软件，对煤层垂直位移变化曲线、煤层垂直应力、煤层塑性、煤层瓦斯压力分布、煤层瓦斯压力分布曲线进行了模拟。、^。^模拟结果表明，工作面开采以后，沿采空区煤I一一。一■___-．．I●—体产生塑性破坏的区域为距沿空煤壁15～20m的2()()2

8、50300350400范围，主要破坏形式表现为剪切和