外错高位钻场采空区瓦斯治理技术研究

来源 :辽宁工程技术大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:aptxkid2009
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以凤凰山矿XV1306工作面为研究对象,9#煤邻近层采空区瓦斯涌出占15#本煤层瓦斯涌出的30~50%,而且15#煤层瓦斯含量偏大,上隅角瓦斯经常超限,影响矿井安全生产。结合凤凰山矿XV1306 工作面地质资料分析,本文提出外错高位钻场近水平扇形钻孔采空区瓦斯治理方案。论文依据XV1306工作面顶板岩层地质柱状图,运用组合岩梁理论分析了采空区覆岩并依此为依据进行了三带划分,9.82m直接顶k2石灰岩为垮落带,裂隙带贯通了与15#煤垂距32m的9#煤采空区。通过FLC3D数值模拟对采空区覆岩裂隙发育进行了研究,认为沿走向回采110m左右覆岩得到了充分卸压,充分卸压后覆岩破坏塑性区形态沿煤层倾向呈“驼峰型”分布,贯通了 9#煤采空区。数值模拟了 10m、20m、30m、40m煤柱上布置高位钻场的塑性区和垂直应力分布,确定了合理的煤柱宽度为30m左右,外错高位钻场外错距离约15m。利用CXK6钻孔探测成像仪对覆岩发育进行了现场探测,探测了覆岩破坏形态,与理论分析和数值模拟一致,确定了外错高位钻场垂直距离煤层顶板7~12m,近水平高位钻孔终孔垂直距离煤层顶板15m左右。在此基础之上建立了采空区瓦斯运移控制方程,并运用Fluent数值模拟软件模拟了抽采前和不同抽采能力条件下采空区瓦斯运移规律,确定了最佳抽采流量为30m3/min~35m3/min。工程实践表明:钻场总管瓦斯流量在20m3/min~37m3/min范围内波动,采空区瓦斯抽采率达到60%以上,上隅角瓦斯浓度一直维持在0.8%以下。外错高位钻场可以显著提高钻孔覆盖范围,减少采空区垮落钻孔封堵报废数量,提高采空区抽采效率。
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