长壁开采覆岩内水平定向长钻孔位置特征与卸压瓦斯抽采机理
郭明杰1
郭文兵1
赵高博2
袁瑞甫1
王雨生3
白二虎4
1.河南理工大学能源科学与工程学院,河南焦作 454000;河南理工大学深井瓦斯抽采与围岩控制技术国家地方联合工程实验室,河南焦作 4540002.西弗吉尼亚大学矿业工程系,西弗吉尼亚州摩根敦 265063.河南焦煤能源有限公司九里山矿,河南焦作 4541004.河南理工大学能源科学与工程学院,河南焦作 454000
摘要：长壁采空区卸压瓦斯抽采是煤矿绿色开采技术体系中煤与瓦斯共采的重要组成部分,在覆岩内布置水平定向长钻孔抽采卸压瓦斯近年来应用较多;与高抽巷、普通高位钻孔不同,其在采动覆岩内布置抽采时,对覆岩破坏及瓦斯运移的响应与敏感性具有显著的特殊性.通过理论分析、数值模拟与工程实例验证等方法研究了采动覆岩内水平定向长钻孔的位置特征与卸压瓦斯抽采机理.阐述了水平定向长钻孔抽采卸压瓦斯的技术原理,结合室内试验、数值模拟分析了水平定向长钻孔的3个位置特征:①钻孔布置位置区域瓦斯积聚程度高,为钻孔抽采瓦斯提供浓度条件;② 钻孔布置位置区域裂隙较为发育,为钻孔抽采提供瓦斯源保障;③钻孔布置位置区域岩层受采动影响较小,为钻孔提供稳定性条件.在此基础上,从采动裂隙内瓦斯积聚程度、采动岩层渗透率和采动钻孔稳定性3个方面揭示了水平定向长钻孔布置抽采机理,提出了水平定向长钻孔的位置判据,给出了确定钻孔抽采位置的方法流程,并通过数值模拟、工程实例进行了合理性验证.研究结果表明:依据钻孔位置判据进行钻孔布置抽采的最大瓦斯抽采纯量达2.59 m3/min,为其他对比钻孔的2.56倍;在定向长钻孔抽采作用下,回风巷最大瓦斯体积分数为0.11％～0.72％,风排瓦斯量为0.69～2.79m3/min,验证了按照钻孔位置确定方法进行钻孔布置抽采的合理性.研究成果可对矿井布置水平定向长钻孔抽采采空区卸压瓦斯提供技术依据,进而提高矿井卸压瓦斯抽采率、促进煤矿绿色开采技术发展.
关键词：长壁开采水平定向长钻孔位置特征卸压瓦斯抽采机理
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(U21A20108)国家自然科学基金(U1704131)深井瓦斯抽采与围岩控制技术国家地方联合工程实验室开放基金资助项目(SJF2201)
论文发表日期：2023-10-28
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：16( 3750-3765 )
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