倾斜厚煤层仰斜综采工作面覆岩瓦斯缓渗区分域方法及分形特征研究
赵鹏翔1
王玉龙2
李树刚3
林海飞1
金士魁4
卓日升2
双海清3
1.西安科技大学安全科学与工程学院,陕西西安 710054;西安科技大学西部矿井开采及灾害防治教育部重点试验室,陕西西安 710054;煤炭行业西部矿井瓦斯智能抽采工程研究中心,陕西西安 710054;新疆煤及煤层气工程技术研究中心,新疆乌鲁木齐 8300002.西安科技大学安全科学与工程学院,陕西西安 7100543.西安科技大学安全科学与工程学院,陕西西安 710054;西安科技大学西部矿井开采及灾害防治教育部重点试验室,陕西西安 710054;煤炭行业西部矿井瓦斯智能抽采工程研究中心,陕西西安 7100544.新疆煤及煤层气工程技术研究中心,新疆乌鲁木齐 830000;新疆维吾尔自治区煤炭科学研究所,新疆乌鲁木齐 830000
摘要：为研究倾斜厚煤层仰斜综采工作面覆岩瓦斯缓渗区的分域方法及分形特征,以分形理论和灰色理论为基础,采用平面物理相似模拟试验方法,开展了仰斜综采工作面覆岩瓦斯缓渗区裂隙演化规律研究,得到了覆岩瓦斯缓渗区的动态扩展规律,进而构建了覆岩瓦斯缓渗区精细分域方法,并采用灰色关联分析方法对覆岩瓦斯缓渗区沿横向(工作面推进方向)和纵向(垂直于煤层底板向上方向)分形维数与离层量、破断裂隙密度及应力集中系数之间的最大关联度分别进行确定.研究结果表明:覆岩瓦斯缓渗区在第一次周期来压后初步形成,其后每次周期来压时,覆岩瓦斯缓渗区两侧的垮落角均不断减小而宽度和高度均不断增大.具体表现为从缓渗区初次形成至缓渗区充分发育期间,缓渗区开切眼侧和工作面侧的垮落角分别从 68.3°和 76.2°减小到 44.7°和 53.5°;而缓渗区的宽度和高度分别从 16.3 m和 19.2 m增大到 52.1 m和 38.4 m.根据建立的覆岩瓦斯缓渗区分域准则及流程,结合灰色关联分析方法,得到覆岩瓦斯缓渗区沿横向和纵向分形维数变化均与离层量变化相关性最强(r1=0.93,r1∗=0.91),并通过试验验证了理论计算的准确性.因此,在后期确定卸压瓦斯抽采钻孔(巷道)终孔(巷)时,可通过现场观测离层量对覆岩瓦斯缓渗区边界进行判断,研究结果对采空区卸压瓦斯精准高效抽采具有一定的指导意义.
关键词：倾斜厚煤层仰斜综采工作面覆岩瓦斯缓渗区分域方法分形特征
分类号：TD712(矿山安全与劳动保护)
资助基金：国家自然科学基金(51974237)陕西省青年科技新星资助项目(2020KJXX-004)新疆自然科学基金青年基金资助项目(2019D01B42)
论文发表日期：2023-12-30
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：13( 71-83 )
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