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文档简介

1、特厚煤层综放开采瓦斯涌出规律及控制方法随着煤矿开采过程中高产高效新技术的发展和应用, 特厚煤层开采期间的瓦斯灾害问题日益凸显。部分回采工作面虽然煤层瓦斯含量较低, 但是由于开采强度大 , 生产期间仍存在瓦斯异常涌出现象。 因此 , 目前亟需对特厚煤层开采期间的瓦斯涌出规律和控制方法进行研究。本文以塔山煤矿3-5# 煤层综放工作面为研究对象 , 针对具有坚硬顶板的低瓦斯含量特厚煤层综放工作面周期来压期间瓦斯异常涌出问题 , 结合现场试验、数值模拟和理论分析等方法, 开展了工作面煤体及采空区瓦斯涌出规律以及控制方法研究, 主要研究成果如下 :(1) 根据现场实验得到了综放工作面的瓦斯涌出规律。正常

2、回采期间工作面的总瓦斯涌出量为 56.96m3/min, 其中煤壁、采空区、采落煤的瓦斯涌出量分别占 3.46%、52.65%、43.89%; 周期来压期间 , 工作面总瓦斯涌出量为 79.16m3/min, 其中煤壁、采空区、采落煤的瓦斯涌出量分别占 4.9%、63.52%、 31.58%。其中采空区瓦斯涌出量所占比例最大。 (2) 采用数值模拟及室内实验揭示了支承压力作用下工作面前方煤体瓦斯涌出的影响。 支承压力由煤壁开始呈现先快速增大后缓慢减小的趋势 , 且工作面前方 012m为煤岩体卸压区 ; 通过原煤试件的加卸载实验模拟支承压力变化过程 , 得出采动应力会导致卸压区煤岩体的变形破坏并

3、产生裂隙 , 煤岩渗透率增加明显 , 由 0.087 × 10-3 m2增加至 2.25 ×10-3 m2,造成煤体瓦斯大量涌出。(3) 通过理论计算及现场实验得到坚硬顶板运动对采空区瓦斯涌出的影响。基于坚硬顶板 “O-X”破断机理 , 从能量的角度分析了坚硬顶板破断回转对采空区的冲击过程 , 得到破断块体轴向作用力与采空区垮落煤岩碎胀系数之间的关系。同时研究了顶煤放出率及垮落煤岩碎胀系数对坚硬顶板破断回转前后采空区体积变化的影响规律 , 建立了来压期间采空区瓦斯涌出增加量计算模型 , 并与现场实测进行对比 , 两者误差在 1.79%8.83%之间 , 结果较为相符。 (4) 提出适用于特厚煤层综放工作面的“协同瓦斯控制方法” 。基于地面钻孔抽采 , 本煤层超前采动卸压区域瓦斯预抽 , 上隅角瓦斯抽采技术提出了针对采空区、上隅角及采动卸压区的协同瓦斯控制方法, 并在塔山煤矿8204 综采工作面建立了协同瓦斯控制系统。该系统运行后 , 将工作面上隅角、后溜尾瓦斯浓度控制在 0.

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