硯石臺(tái)煤礦急傾斜俯偽斜上保護(hù)層開(kāi)采保護(hù)范圍研究.pdf

1、隨著煤礦開(kāi)采向深部發(fā)展,礦井災(zāi)害不斷加劇,煤與瓦斯突出已經(jīng)嚴(yán)重影響了礦井的安全高效開(kāi)采。保護(hù)層開(kāi)采作為礦井多煤層開(kāi)采防治煤與瓦斯突出最有效的區(qū)域性措施,其關(guān)鍵問(wèn)題是保護(hù)范圍的劃定。由于現(xiàn)有保護(hù)范圍的劃定是根據(jù)《防治煤與瓦斯突出規(guī)定》的參考值來(lái)確定的,在實(shí)際生產(chǎn)中存在一定的局限性,特別是對(duì)于急傾斜煤層的開(kāi)采,工作面采用俯偽斜采煤法,其卸壓程度與直壁工作面存在一定差異,加之煤層埋深、地應(yīng)力、煤層間距以及煤巖層物理力學(xué)特性等因素影響,使卸壓保

2、護(hù)范圍的劃定難度加大。
　　對(duì)此,本文以南桐礦業(yè)有限責(zé)任公司硯石臺(tái)煤礦急傾斜俯偽斜6＃上保護(hù)層開(kāi)采為研究對(duì)象,采用數(shù)值模擬分析和現(xiàn)場(chǎng)考察研究相結(jié)合的方法,研究了急傾斜俯偽斜上保護(hù)層開(kāi)采保護(hù)范圍的劃定方法。根據(jù)保護(hù)層開(kāi)采煤巖體變形與瓦斯流動(dòng)的固氣耦合作用,建立了采動(dòng)煤巖體變形與瓦斯流動(dòng)固氣耦合數(shù)學(xué)模型,并進(jìn)行急傾斜俯偽斜上保護(hù)層開(kāi)采保護(hù)范圍的數(shù)值模擬計(jì)算,最后結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)考察研究,對(duì)比分析確定了硯石臺(tái)煤礦急傾斜俯偽斜工作面上保護(hù)層開(kāi)采保

3、護(hù)范圍的劃定方法。論文的主要研究成果和結(jié)論有:
　?、籴槍?duì)研究對(duì)象,建立了采動(dòng)煤巖體變形場(chǎng)控制方程和瓦斯?jié)B流場(chǎng)控制方程;引入采動(dòng)煤巖體固氣耦合變量,得到了采動(dòng)煤巖體變形與瓦斯流動(dòng)固氣耦合數(shù)學(xué)模型;通過(guò)驗(yàn)證,證明了該數(shù)學(xué)模型的正確性。
　　②通過(guò)硯石臺(tái)煤礦4-6區(qū)急傾斜俯偽斜6＃上保護(hù)層開(kāi)采保護(hù)范圍的數(shù)值模擬計(jì)算,得出了6＃上保護(hù)層采煤工作面開(kāi)采以后4＃被保護(hù)層的瓦斯壓力分布規(guī)律以及煤層移動(dòng)變形規(guī)律;在此基礎(chǔ)上,確定了上保護(hù)層

4、開(kāi)采保護(hù)范圍的卸壓角。數(shù)值計(jì)算結(jié)果表明:基于殘余瓦斯壓力判別準(zhǔn)則得出的6＃上保護(hù)層開(kāi)采沿傾向上邊界和下邊界的卸壓角分別為81.7°和78.9°,沿走向的卸壓角為55.6°;基于煤層變形判別準(zhǔn)則得到的6＃上保護(hù)層開(kāi)采沿傾向上邊界和下邊界的卸壓角分別為80.4°和77.6°,沿走向的卸壓角為53.2°;兩種方法所得到的結(jié)果從數(shù)值及分布規(guī)律上看基本一致。
　?、鄹鶕?jù)硯石臺(tái)煤礦4-6區(qū)急傾斜俯偽斜6＃上保護(hù)層開(kāi)采保護(hù)范圍的現(xiàn)場(chǎng)考察結(jié)果,得

5、到了6＃上保護(hù)層采煤工作面開(kāi)采以后4＃被保護(hù)層的煤層瓦斯壓力、鉆孔瓦斯流量和煤層透氣性系數(shù)的變化規(guī)律,劃定出了4＃被保護(hù)層瓦斯動(dòng)力參數(shù)變化呈現(xiàn)的“四帶”分布范圍?，F(xiàn)場(chǎng)考察結(jié)果表明:6＃上保護(hù)層開(kāi)采沿工作面?zhèn)涡狈较蚋魈幍淖呦虮Ｗo(hù)范圍的卸壓角為47.1°~74.1°;沿工作面傾向上邊界和下邊界保護(hù)范圍的卸壓角分別為85.7°和79.5°;6＃上保護(hù)層采煤工作面超前于4＃被保護(hù)層掘進(jìn)工作面的合理距離為114 m。
　?、軐?duì)比分析現(xiàn)場(chǎng)考察

6、結(jié)果及數(shù)值計(jì)算結(jié)果,二者所得到的卸壓角在數(shù)值和分布規(guī)律上基本一致,由此說(shuō)明本文采用的數(shù)值模擬計(jì)算分析方法來(lái)劃定4＃被保護(hù)層的有效卸壓范圍是合理可行的;同時(shí),綜合分析確定了硯石臺(tái)煤礦4-6區(qū)急傾斜俯偽斜6＃上保護(hù)層開(kāi)采對(duì)4＃被保護(hù)層保護(hù)范圍的劃定方法,其卸壓角可以根據(jù)數(shù)值模擬結(jié)果以及現(xiàn)場(chǎng)考察結(jié)果來(lái)劃定,即:6＃上保護(hù)層開(kāi)采沿走向保護(hù)范圍的卸壓角為53.2°~59.8°;沿傾向上邊界保護(hù)范圍的卸壓角為80.4°~85.7°;沿傾向下邊界保護(hù)