保护层开采上覆煤岩变形移动及瓦斯抽采效果

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1、保护层开采上覆煤岩变形移动及瓦斯抽采效果摘要：根据潘三矿东四采区实际开采条件和回采工艺，运用数值模拟和现场试验相结合的方法，分析了近水平煤层保护层开采过程中被保护层应力、变形量、透气性系数在保护层开采过程中的演化机制。结果表明：保护层开采过程中，被保护层存在未受影响区（原始应力区）、增压区、过渡卸压区、稳定卸压区和重新压实区，被保护层边界区域附近过渡卸压区内的透气性系数为原始透气性系数的30倍左右，煤体应力下降，产生了一定的膨胀变形，大大提高了瓦斯抽采效果。　　关键词：采矿工程；保护层；瓦斯抽采　　：TD853.3∶TD712.6：A　　：1672-109

2、8(2012)02-0035-06　　收稿日期：2012-04-25　　简介：方昌才（1963-），男，安徽桐城人，高级工程师，学士，从事矿井通风安全工作。　　TheDeformationCharacteristicofoverlyingcoal/rockandGasDrainageEffectMining　　Fangchang-cai　　(PansanCoalMine,HuainanMiningGroupCo.Ltd.,HuainanAmnhui232000,China)　　Abstract:Accordingtothegeologiccondition

3、sandmininggtechnologyofpansancoalmine,theevolutionmechnismofstress,permeabilityanddeformationinprocessofprotectivecoalseamminingareinvestigated.Theresultsshoduringprotectiveseammining,eabilityofprotetedseaminprotectedboundaryareasincreases30timesthanoriginalpermeability.Decreaseof

4、stressincoalseamresultsinacertaindegreeofsation,proveeffectofgasextraction.　　Keyiningengineering;protectiveseammining;gasextraction　　我国保护层开采过程中，保护效果的考察，特别是保护边界的确定是沿用前苏联的相关参数与指标［1］。这与我国煤矿保护层开采的实际情况有一定的出入。根据近年来我国关于保护层开采的研究表明，前苏联关于保护层保护边界的划分偏于保守，特别是在目前地面钻孔广泛运用的前提下，被保护范围边界区域煤岩及瓦斯变化特征的

5、研究对合理保护范围的确定更有其现实意义。　　保护层开采作为最有效的区域防突措施，一直是国内外学者研究的热点。文献［2-3］分别应用数值模拟和相似模拟的方法得出下保护层开采过程中，被保护层卸压范围、膨胀变形、应力分布和透气性系数的变化。文献［4］运用损伤透气性耦合演化方程，研究了保护层开采过程中卸压瓦斯流动的机理。文献［5-7］对于煤与远程卸压瓦斯安全高效共采、上覆远程卸压岩体移动特性与瓦斯抽放技术、保护层卸压瓦斯抽采及涌出规律、高瓦斯特厚煤层煤与卸压瓦斯共采和软低透煤层群瓦斯抽采理论与技术进行了系统的研究，为煤与瓦斯共采指明了方向。但是，关于近水平远距离保

6、护层开采过程中，被保护层边界区域煤岩及瓦斯压力变化规律的研究尚不多见。　　1煤岩体变形移动及保护范围　　1.1试验区概况　　17171(1)保护层工作面位于潘三矿东四采区，工作面走向长度1200m，倾向长度240m，埋深为-722～-752m，开采11-2煤层，平均倾角为5°，平均煤厚2m，保护13-1煤层，13-1煤层位于11-2煤层上方，平均层间距72m，被保护层原始瓦斯含量为12～22m3/t，瓦斯压力为3.5MPa，煤层原始透气性系数为2×10-4m2/MPa2?d。　　1.2数值计算模型　　计算模型共建立16层煤岩（见图1），其中第三

7、层和第五层分别代表13-1煤和11-2煤。煤岩具体力学及几何参数如表1所示。模型走向方向长300m，垂直方向长120m，共划分300×120个单元，根据煤层赋存实际，上边界施加为10MPa的地应力，左、右、下边界为位移约束边界，保护层（11-2煤）采用一次采全高，分步开挖全部跨落管理顶板，依据实际开采强度，每步开挖时间间距为1d，共开挖20步即开采时间为20d，总共开挖100m。　　图1数值计算模型(单位：m)　　1.3采场围岩空间应力分布特征　　保护层开采过程中（见图2），随着工摘要：根据潘三矿东四采区实际开采条件和回采工艺，运用数值模拟和现场试验相结合

8、的方法，分析了近水平煤层保护层开采过程中被保护层应力、变形量、透气