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作者:赵泓超;赵鹏翔;许永刚;张文进;卓日升;
单位:陕西煤业化工技术研究院有限责任公司;西安科技大学安全科学与工程学院;西部矿井瓦斯智能抽采工程研究中心;新疆工程学院新疆煤矿灾害智能防控与应急重点实验室;新疆维吾尔自治区煤炭科学研究所新疆煤及煤层气工程技术研究中心;陕西彬长矿业集团有限公司;西安交通大学能源与动力工程学院;
摘要:倾斜煤层开采后覆岩应力场分布特征与水平、近水平煤层存在着较多的不同点,其上覆岩层瓦斯高渗区域及其裂隙演化规律也有所差异,同时受煤层采高的影响较为明显。为掌握倾斜厚煤层覆岩瓦斯高渗区应力场-渗流场联动演化规律,基于数值模拟方法,以新疆昌吉硫磺沟煤矿的主采工作面为原型,研究倾斜厚煤层采动覆岩裂隙演化规律的采高效应,揭示不同采高条件下覆岩裂隙高渗区的时空演化规律。结果表明:倾斜煤层的覆岩应力场总体上呈采空区下端应力高、上端应力低的非对称“蝶形”分布,采空区下端瓦斯高渗区以横向延展为主,采空区上端瓦斯高渗区以纵向扩大为主;此外,煤层开采引起的瓦斯渗流场变化和应力破坏形成更多瓦斯运移通道的耦合作用是采动瓦斯渗压改变的原因,而瓦斯高渗区为阻断瓦斯并且控制瓦斯贯通的重点区域。因此,将瓦斯抽采系统布置于瓦斯高渗区内可从最大程度上降低整个采动裂隙场的瓦斯浓度,有效地控制生产期间瓦斯浓度异常的风险。
关键词:倾斜厚煤层;;卸压瓦斯高渗区;;联动演化;;采高效应
基金资助:国家自然科学基金项目(52174205);; 陕西省杰出青年科学基金项目(2023-JC-JQ-40);; 国家重点研发专项项目(2023YFC3009004);; 陕西省教育厅重点项目(22JY040);; 新疆维吾尔自治区重点研发任务专项项目(2022B01034-3);; 新疆煤炭资源绿色开采教育部重点实验室开放课题项目(KLXGY-KA2404)