覆岩采动裂隙空间形态反演方法及在瓦斯抽采中的应用
胡国忠1
李康2
许家林1
贾丽明2
王晓振2
秦伟3
谢建林2
1.中国矿业大学矿业工程学院,江苏徐州 221116;中国矿业大学煤炭资源与安全开采国家重点实验室,江苏徐州 2211162.中国矿业大学矿业工程学院,江苏徐州 2211163.中国矿业大学煤炭资源与安全开采国家重点实验室,江苏徐州 221116
摘要：如何实现工作面采空区瓦斯的高效抽采一直是煤矿安全领域亟待解决的重要难题.覆岩采动裂隙作为采空区瓦斯储运的主要空间,其演化过程与覆岩运动密切相关.通过掌握采动覆岩运动演化特征,反演出覆岩采动裂隙空间形态,从而提出精准的瓦斯抽采技术方案,是解决上述难题的根本途径.为此,结合山西某矿深部高强度开采条件,采用地面钻孔全柱状原位监测方法,研究了工作面开采过程中覆岩运动的演化过程,揭示了覆岩关键层运动的分段特征;在此基础上,反演得到了覆岩采动裂隙空间形态发育特征,即采动覆岩瓦斯卸压运移"三带"、"0"形圈裂隙区、覆岩移动"横三区"的具体范围,提出了包括钻孔布置层位、伸入工作面水平距离和抽采最优时段的顶板定向长钻孔抽采瓦斯技术方案.试验结果表明,深部开采条件下覆岩运动经历了煤壁支撑影响阶段、低位岩层破断运动阶段、破断覆岩快速回转阶段、上部覆岩向下重新压实阶段、采动影响衰减的整体运动平稳阶段等变化过程,其中,在低位岩层破断运动阶段和破断覆岩快速回转阶段内,覆岩的离层空间与破断裂隙快速发育并相互贯通而形成导气裂隙带,为采空区瓦斯的聚集与运移提供了空间,是抽采采空区瓦斯的有利时机;基于采动裂隙空间形态反演的顶板定向长钻孔抽采瓦斯技术,使工作面采空区瓦斯抽采率平均提高了 57.5％,有效保障了工作面的安全开采.
关键词：采动裂隙空间形态覆岩运动监测精准抽采煤与瓦斯共采关键层
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(U22A20169)江苏省六大人才高峰高层次人才资助项目(JNHB-094)
论文发表日期：2023-02-28
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( 750-762 )
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