高瓦斯综放工作面卸压瓦斯抽采技术研究

系统总结评述了近年来煤矿瓦斯治理和抽采理论及其应用的诸多成果和最新进展,指出高瓦斯综放工作面(特别是受到采掘工作面影响的卸压综放面)的瓦斯抽采技术是今后的研究重点,也是治理我国煤矿瓦斯灾害的最主要技术措施。基于此,结合相似材料模拟实验和RFPA数值模拟,分析煤层开采后上覆岩体裂隙产生发展的时空规律和分布形态以及充分卸压范围与特征,说明了采动卸压之后形成的穿层破断裂隙和层面离层裂隙相互贯通,其空间分布形状是一个存在动态变化的采动裂隙椭抛带(即椭抛带),并进一步研究了其基本特征。 应用数值模拟软件RFPA,结合煤岩瓦斯耦合理论、采动岩体力学以及传质学原理等建立了瓦斯在采动裂隙带中流动的数学模型,并由此得出其中瓦斯运移的基本规律,得出椭抛带为卸压瓦斯流动及储集提供了通道和空间,是瓦斯运移带和聚集带,对于合理地布置瓦斯抽采方案提供了理论依据。参考宁夏白芨沟矿、乌兰矿等的瓦斯抽采利用现状,结合山西天池煤矿103综放面的现场实际,分析了采空区抽采技术、高位钻孔抽采技术、尾巷抽采技术及高抽巷抽采技术等的抽采系统布置,得到将抽采巷道口、抽采钻孔终点等置于覆岩采动卸压裂隙带,可以提高瓦斯抽采效率、瓦斯抽采浓度,获得良好的抽采效果。最后以山西天池煤矿103综放面的现场瓦斯抽采情况为例,通过基于相似模拟实验和数值模拟得出的抽采技术方案的应用情况可以看出,现场布置的瓦斯抽采方案取得了不错的效果,获得了较理想的安全效益和经济效益。