煤层群开采多重卸压效应及卸压瓦斯抽采研究

【摘要】：多重卸压效应是近距离煤层群开采过程中客观存在的一种现象，对矿井瓦斯抽采有着较大的影响。本文系统总结了当前保护层开采卸压机理、卸压瓦斯运移规律和卸压瓦斯抽采的研究现状，结合金佳煤矿11223工作面和111811工作面的开采实际，采用理论分析、数值模拟、现场实测等手段，对煤层群多个保护层开采的多重卸压效应及卸压瓦斯抽采技术进行了全面的研究。 采用弹性力学相关知识，建立了保护层开采围岩的力学模型，分析了保护层开采后，上覆煤岩体和下伏煤岩体的应力变化规律和位移变化情况，并从理论上探讨了多个保护层开采的复合卸压效应。 结合金佳煤矿的工程地质条件，采用FLAC3D数值模拟软件分别对煤层群第一保护层开采和第二保护层开采进行了数值模拟，得出了上覆被保护煤岩层的垂直应力变化、垂直位移变化情况和塑性区分布情况，分析了煤层群开采多重卸压效应的形成过程和特点。 分析了保护层开采卸压瓦斯运移规律，以及瓦斯运移通道的形成机理和卸压瓦斯的汇集区域。探讨了多个保护层开采分源预测瓦斯的方法和流程，分析了金佳煤矿111811工作面回采期间瓦斯涌出的来源和瓦斯涌出量。 结合金佳煤矿第二保护层的开采实际，认为采用保护层上、下向钻孔瓦斯抽采方法、回风巷高位钻场钻孔瓦斯抽采方法、回风巷埋管瓦斯抽采方法和走向高抽巷瓦斯抽采方法这4种瓦斯抽采方法，对卸压瓦斯进行抽采是较为合适的。在此基础上设计了111811回采工作面瓦斯抽采方案，并对其进行了工业测试和抽采效果检验。 经金佳煤矿现场工程测试得出11223高抽巷和111811回风巷埋管瓦斯抽采量最大，分别占瓦斯抽采总量的34.41%和30.73%。11223高抽巷密闭和111811回风巷高位钻场钻孔瓦斯抽采浓度最高，平均瓦斯抽采浓度分别达到9.88%和12.19%，工作面瓦斯浓度维持在0.225%~0.446%的范围内，111811回采工作面瓦斯抽采率在76.33%~86.77%之间，瓦斯抽采效果总体较好。