松软煤层底板爆破致裂增透模拟试验研究及应用
高魁1
王秘2
乔国栋2
田宇2
傅师贵2
王有为2
1.安徽理工大学安全科学与工程学院,安徽淮南 232001;深部煤炭安全开采与环境保护全国重点实验室,安徽淮南 2320002.安徽理工大学安全科学与工程学院,安徽淮南 232001
摘要：针对松软煤层爆破增透钻孔施工困难,爆破增透产生的裂隙不发育且易于重新压实的问题,提出在底板岩层开展爆破作业,达到松软煤层增透进而增加瓦斯有效抽采时间的目的.为了监测跨界面应力波传播规律及煤层损伤状况,在实验室构建了物理模型并开展了煤层底板爆破相似模拟试验.同时使用数值模拟的研究方法对煤层底板爆破过程中煤、岩体内部的损伤及裂隙的演化过程进行补充.结果表明:松软煤层底板爆破裂纹沿爆破孔向四周岩体扩展,爆破孔位置和底板煤岩交界面以及煤层内部的破坏较为严重,产生跨界面损伤裂纹.爆炸应力波从松软煤层底板岩层传播到松软煤层时,岩体和松软煤体的交界面产生透射压缩应力波和反射拉伸应力波,透射波作用于松软煤体,使煤层裂隙增加;反射波反作用于岩体,在煤岩交界面形成交叉裂纹,使底板岩层裂隙和松软煤层裂隙贯通,有利于松软煤层的瓦斯垂向运移流动和卸压瓦斯抽采.潘一东煤矿现场应用表明,煤层底板爆破增透后瓦斯抽采纯量及其浓度快速上升,抽采纯量从 0.06 m3/min提高到 1.46 m3/min,增加了 23.33倍;瓦斯浓度从爆破前的 10.46%上升到 45.50%左右,增加了 3.34倍,并且长时间维持在较高水平.研究成果可为深部松软煤层瓦斯高效抽采提供理论基础和技术支持.
关键词：松软煤层爆破增透裂隙演化爆炸应力波卸压瓦斯抽采
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(5237042377)安徽省自然科学基金资助项目(2208085ME125)安徽省高校优秀青年人才支持计划资助项目(gxyq2022016)
论文发表日期：2024-06-25
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( 102-110 )
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