保德煤矿8#煤层瓦斯含量高、透气性差,且煤层裂隙分布具有明显的方向性,采用常规方式布置的预抽钻孔抽采效率较低,严重影响了矿井的安全生产。因此,本文采用实验室试验、数值模拟与现场试验相结合的方法,分析了保德煤矿8#煤层的微观裂隙展布,研究了煤体渗透率的各向异性特征及其对瓦斯流动的影响,优化了工作面预抽钻孔的布置方案,并进行了现场验证。(1)调研分析了保德煤矿8#煤层的基础地质资料,确定了煤层产状和主要裂隙发育方向。保德矿区8#煤层微观裂隙带呈组分布,发育主方向与81310工作面煤壁呈现出约23°的夹角,近南北走向,倾向向西,与煤层倾向基本一致;(2)在81310回风顺槽工作面取回大块煤体,在实验室内加工成标准煤样,并进行了渗透率各向异性测试试验。结果表明,随着气流方向与层理角度的增大,煤体渗透率呈线性减小的规律,0°与90°夹角的煤样渗透率差1～2个数量级;随着围压的增大,煤体渗透率呈幂指数减小规律。煤体内气流方向存在明显的渗流容易区和困难区,困难区的宽度随气流方向与微观裂隙夹角的增大而不断增大,当夹角为90°时,整个煤样均为气体流动的渗流困难区;(3)以保德实际煤层条件为依据,采用COMSOL Multiphysics模拟分析了煤层瓦斯运移规律。结果表明在高地应力条件下,煤层瓦斯压力下降趋势明显小于低地应力条件下的瓦斯抽采效果;布置钻孔与煤层微观裂隙走向夹角越大,其抽采有效半径也越大,抽采效果也越好;(4)基于煤体渗透率的各向异性特征,优化了工作面预抽钻孔的布置方案,并在保德煤矿81310工作面展开现场试验。结果表明,当瓦斯抽采钻孔与煤层内微观裂隙走向夹角呈90°时为钻孔最优布置方位,-6°的钻孔倾角抽采效果最好。不同方位钻孔抽采效果不同,但呈90°的钻孔实际抽采效果最好。保德煤矿8号煤层渗透率具有各向异性特征,在瓦斯抽采钻孔的设计过程中,应根据抽采效果最好的方位进行钻孔布置。研究结果对保德煤矿今后预抽瓦斯钻孔布置具有重要的指导和应用价值。图[59]表[8]参[73]