基于裂隙场和渗流场融合判识的覆岩分区演化特征及采厚效应
孔祥国1
张辉1
李树刚1
林海飞1
赵鹏翔1
赵鸿超2
李可3
王翠霞1
赵天烁1
季鹏飞1
和递1
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实验室,陕西西安 7100542.陕西煤业化工技术研究院有限责任公司,陕西西安 7100703.陕西彬长小庄矿业有限公司,陕西咸阳 713500
摘要：明晰采空区卸压瓦斯的流动与聚集规律对保障矿井安全至关重要,本文以彬长矿区某工作面为背景,通过数值模拟探究了不同采厚对覆岩裂隙及瓦斯运移的影响,并结合现场抽采实践进行了验证.结果表明:工作面采厚与覆岩裂隙的发育程度呈正相关,随着采厚的增加,覆岩的回转空间增大,促进了裂隙的产生,表现为裂隙密度、离层量、分形维数和连通性系数的显著上升;大采厚条件下,卸压瓦斯的运移范围更广,尤其对中高层位瓦斯的运移能力影响更为显著.基于裂隙发育和瓦斯流动特征,将采动覆岩的卸压瓦斯分布划分为3个区域:低位扩散区、中位浮升区和高位平流区.通过各区域的裂隙密度、离层量、分形维数、连通性系数和瓦斯富集率的临界值,建立了裂隙场与渗流场融合的判识流程.研究结果表明:随着采厚从5 m增至15 m,瓦斯运移区域面积平均增加112.6％,其中采厚对中位浮升区和高位平流区面积的促进作用远大于低位扩散区;试验工作面定向钻孔抽采效果良好,钻场纯流量范围为0～14.43 m3/min;各层位抽采效能排序为:中层位＞低层位＞高层位,钻场卸压瓦斯抽采量占工作面绝对瓦斯涌出量随工作面推进呈阶梯式增长特征.该结果验证了前述区域划分方法的可行性与钻孔布置的合理性,可为优化瓦斯抽采参数提供理论指导.
关键词：覆岩卸压瓦斯裂隙场渗流场定向钻孔瓦斯治理
分类号：TD325(矿山压力与支护)
资助基金：国家自然科学基金(52474251)国家自然科学基金(52204235)西安科技大学优秀青年科技基金(2025YQ2-05)
论文发表日期：2026-01-30
在线出版日期：2026-01-28（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：16( 164-179 )
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