构造区回采煤层瓦斯迁移规律分析
李普1
张小东2
1.河南理工大学 能源科学与工程学院,河南 焦作 454000;郑州煤炭工业(集团)有限责任公司,河南 郑州 4500422.河南理工大学 能源科学与工程学院,河南 焦作 454000;中原经济区煤层(页岩)气河南省协同创新中心,河南 焦作 454000
摘要：煤与瓦斯突出是煤层资源回采过程中一种常见的动力灾害,严重影响着生产作业的安全,而构造区则是煤与瓦斯突出灾害发生的主要区域.为了深入了解构造区煤与瓦斯突出的作用机理,以大平煤矿吴庄逆断层为研究主体,通过COMSOL数值模拟软件,建立了包含断层构造的二维矿山地质模型.然后将固体力学与达西定律模型进行耦合,对距离断层不同距离回采时煤层工作面的地应力、瓦斯压力分布和瓦斯迁移规律进行了研究.研究结果显示:①当回采工作面距断层450 m时,工作面应力提升为原岩应力的两倍,瓦斯流动状态为层流,在工作面前方20 m处瓦斯压力最大;②当回采工作面距离断层50 m时,工作面应力提高为原岩应力的3倍以上,瓦斯流动状态由层流变为紊流,工作面前方30 m范围内瓦斯压力均处于较高值;③回采结束后,瓦斯渗流速度迅速增大,在1 h后达到渗流速度达到最大,此时为煤与瓦斯突出灾害发生的高风险时间段,随后渗流速度将逐渐降低,突出风险也逐渐降低.因此为了保证回采的安全性,不仅要在回采前通过煤层注水、预掘疏压硐室等方式降低煤层应力状态,且需要采用水力冲孔、瓦斯抽采或其他有效方式降低瓦斯压力.通过对回采后煤层瓦斯迁移规律的研究,可以对通风设计与煤与瓦斯灾害防治提供有效的依据.
关键词：煤与瓦斯突出构造区瓦斯迁移断层煤矿安全
分类号：TD713(矿山安全与劳动保护)
资助基金：国家自然科学基金(42172198)
论文发表日期：2022-10-25
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：9( 93-101 )
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