基于椭抛带理论的高强度开采覆岩卸压瓦斯富集区特征
双海清1
张佳涛2
李树刚1
林海飞1
周斌1
徐培耘1
赵鹏翔1
张培震2
1.西安科技大学安全科学与工程学院,陕西 西安 710054;西部矿井开采及灾害防治教育部重点实验室,陕西 西安 7100542.西安科技大学安全科学与工程学院,陕西 西安 710054
摘要：随着煤炭资源开采向深部和高强度方向发展,开采过程中引发的瓦斯问题和安全隐患愈发突出.为掌握高强度开采扰动下覆岩裂隙演化规律及明确卸压瓦斯富集区特征,基于黄陵矿区高强度开采工作面,开展了高强度开采覆岩微震监测试验,并结合构建的椭抛带数学模型探究了高推速、大采高条件下覆岩裂隙发育特征,明确了瓦斯富集区范围,并针对性地进行了抽采验证.结果表明:高强度开采工作面回采形成的覆岩破坏具有"三大两高一长"的特征,即初次来压步距大、周期来压步距大、超前支承压力大、垮落带和裂隙带发育高度高、悬臂梁长度更长;基于椭抛带理论建立了以采高和推速为关键参数的数学模型,大采高、高推速导致裂隙发育及椭抛带形态改变,所形成的椭抛带具有"宽腰窄顶"的发育形态;微震事件前期主要聚集在低层位,由于能量积蓄,工作面见方时大能量微震事件明显增多且发生层位显著上升,集中于椭抛带压实区域及椭抛带上;结合微震监测和钻孔窥视,依据椭抛带数学模型设计高位定向钻孔进行瓦斯抽采,2个钻场的抽采瓦斯体积分数峰值高达 72.8%、88%,钻场之间能够有效接续抽采且抽采效果较好,对微震监测的准确性予以了验证.工作面推进期间上隅角和回风巷瓦斯体积分数最大值分别为 0.61%、0.34%,均保持在安全范围内,进而保证了工作面的安全生产,研究结果将进一步为高强度开采工作面瓦斯抽采设计提供一定的理论指导.
关键词：高强度开采微震监测技术覆岩裂隙椭抛带高位定向钻孔
分类号：TD712(矿山安全与劳动保护)
资助基金：国家重点研发计划(2023YFC3009001)陕西省自然科学基金资助项目(2025JC-YBMS-369)陕西省自然科学基金资助项目(2022JQ-365)
论文发表日期：2025-08-31
在线出版日期：2025-09-12（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：17( 252-268 )
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