地面L型抽采钻孔替代高抽巷抽采采空区瓦斯,施工速度快、成本低,但由于L型钻孔断面远小于高抽巷,需要精确的掌握煤层开采后采空区及覆岩裂隙带瓦斯运移规律,合理确定钻孔空间位置。本文以新景矿3213工作面实际地质条件为背景,采用相似模拟和CDEM三维离散元模拟对工作面回采过后的覆岩应力场变化过程、裂隙的发育过程及裂隙场分布情况的演化进行了研究,得到了精确的三维裂隙场模型。将模型与多物理场耦合分析软件COMSOL进行结合,对距工作面回风巷不同垂直高度和不同水平距离的L型抽采钻孔抽采采空区瓦斯的分布情况进行了模拟,取得了以下研究成果。(1)通过相似模拟分析了工作面回采过程中,裂隙的发育过程和裂隙场的分布规律。覆岩上方裂隙发育高度随周期来压的发生而产生较大的增长。裂隙场在回采初期呈梯形分布,随着工作面的推进,中部裂隙逐渐压实,裂隙场变为中部压实,两端裂隙发育的梯型。(2)采用CDEM数值模拟软件分析了工作面回采过程中覆岩应力场和位移场的变化情况。以卸压系数和离层率对工作面上方裂隙场发育情况和分布范围进行了分析。确定裂隙在工作面上方呈圆环状分布,裂隙圈的宽带范围在21-28m间,发育高度在38-45m之间,且工作面端的裂隙宽度和高度要略大于开切眼端。(3)根据数值计算和物理相似模拟的结果构建了采动裂隙矩形梯台三维模型。确定了以新景矿3213工作面为对象下的裂隙圈分布范围、裂隙梯台的高度以及裂隙圈的宽度等一系列参数。(4)COMSOL数值模拟结果显示:U型通风方式下,工作面上隅角瓦斯浓度为9.114%,超过了国家规定的安全生产限制,需采取措施。U型通风+L型地面钻孔的条件下,钻孔对气流的导向作用使采空区深部高浓度瓦斯和工作面新鲜风流向高抽巷口汇集,改变了瓦斯浓度分布,上隅角瓦斯浓度降到1%以下。通过对比不同空间位置L型抽采钻孔的抽采效果确定的合理钻孔布置范围为:垂直方向距离煤层顶板垂距14m~29m,倾向方向距离回风巷上帮平距5m~15m。