賀西煤礦首采層開采后下伏煤層卸壓特征研究.pdf

1、本文以賀西煤礦三采區(qū)3313工作面為原型，用 FLAC3D模擬開挖上覆煤層50 m、100 m、200 m，分析下伏煤層的應(yīng)力和位移變化。通過實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行的滲透性實(shí)驗(yàn)，得到滲透模型，結(jié)合下伏煤層膨脹變形特征，得出下伏煤層的滲透率變化特征。利用COMSOL Multiphysics軟件模擬了不同抽采時(shí)間下下伏煤層瓦斯抽采半徑，對(duì)工作面瓦斯抽采鉆孔進(jìn)行了優(yōu)化。
　　上覆煤層開采后，受采動(dòng)的影響，下伏煤層煤體經(jīng)歷了加載-卸載過程，隨著上覆

2、煤層工作面推進(jìn)，原來的應(yīng)力較大的區(qū)域應(yīng)力逐漸減小，轉(zhuǎn)化為卸壓區(qū)。且煤體卸壓范圍以及卸壓程度與上覆煤層推進(jìn)距離呈正相關(guān)關(guān)系。
　　由實(shí)驗(yàn)室滲透性實(shí)驗(yàn)得到的下伏煤層滲透模型可知，煤體在加載階段，滲透率逐漸減小，達(dá)到卸荷點(diǎn)后的卸載階段，滲透率迅速增大，通過對(duì)滲透率測試結(jié)果的擬合可知，卸載力學(xué)路徑下，加載階段，煤樣滲透率與軸向應(yīng)變的關(guān)系為k=A1e-B1ε（A1、B1為擬合系數(shù)）；卸載階段，煤樣滲透率與軸向應(yīng)變的關(guān)系為k=A2e-B2ε（

3、A2、B2為擬合系數(shù)）。
　　隨著上覆煤層工作面的向前推進(jìn)，下伏煤層由工作面中心向外依次可劃分為滲透率增大1區(qū)、滲透率增大2區(qū)、滲透率減小區(qū)以及原始滲透率區(qū)四部分，其中滲透率增大1區(qū)的滲透率增加程度和范圍是最大的；下伏煤層工作面的煤體處于滲透率增大區(qū)域，且大范圍的處于滲透率增大1區(qū)。
　　根據(jù)下伏煤層工作面滲透率的分布特征結(jié)合COMSOL Multiphysics軟件模擬得出不同抽采時(shí)間下的瓦斯抽采半徑，對(duì)下伏煤層工作面瓦斯

4、抽采半徑進(jìn)行優(yōu)化，在卸壓區(qū)1和卸壓區(qū)2順層瓦斯抽采鉆孔間距為16 m，在卸壓區(qū)1和原始應(yīng)力區(qū)之間的應(yīng)力集中區(qū)煤體鉆孔間距為3 m，原始應(yīng)力區(qū)鉆孔間距為7 m；工作面瓦斯抽采率大于60％，工作面推進(jìn)過程中測得瓦斯解吸指標(biāo)K1值最大為0.25，△h2最大值為138 Pa，測得的最大殘余瓦斯壓力為0.35 MPa?；夭善陂g平均產(chǎn)量為3500 t/d，平均相對(duì)瓦斯涌出量為3.8 m3/t，回風(fēng)巷瓦斯?jié)舛茸畲笾禐?.7%，小于1%，瓦斯未出現(xiàn)過超