上保护层开采条件下瓦斯渗流规律实验研究

【摘要】：保护层开采是防治煤与瓦斯突出的重要方法，其原理是利用矿山压力引起的岩层运动规律，使被保护层产生卸压膨胀变形，释放弹性潜能，增大煤层透气性，从而高效抽采瓦斯。本文运用理论分析、相似材料模拟实验相结合的研究方法，在不同间距、不同采高的条件下，系统地研究了上保护层开采条件下瓦斯渗透性演化规律。 通过实验研究得到保护层开采过程中，被保护层随开采程度的不同，发生了不同的卸压效应，使得被保护层发生膨胀变形，其中渗透率发生了规律性的变化。随着工作面推进的不同阶段，被保护层经历了原始应力平衡、应力集中、卸压膨胀、逐渐压实、恢复平衡等5个阶段的变化，使得其渗透率也经历了由原始渗透性、减渗减流、卸压充分高透高流、地压恢复减透减流、渗透性恢复平衡等5个阶段组成的变化过程，使气体在煤层中的渗流速度也同样出现了先降低后升高再降低最后保持不变的过程。 通过对实验数据整理并拟合曲线，当上保护层开采完毕后，被保护层沿走向方向其渗透率变化曲线呈马鞍形。且其渗透性变化程度随着保护层与被保护层间距变大而减弱，从而进一步说明了保护层与被保护层间距越近卸压效果越明显。为优化卸压瓦斯抽采系统布置，提高卸压瓦斯抽采浓度、抽采量及抽采率提供一定理论依据。