煤层群保护层卸压强化抽采应力—渗流规律研究_中国煤炭行业知识服务平台

煤层群保护层卸压强化抽采应力—渗流规律研究

作者

袁本庆
单位

中煤科工集团重庆研究院有限公司安徽理工大学
摘要

为研究煤层群保护层开采及瓦斯抽采影响下的煤层瓦斯运移规律，构建了开采扰动影响下的煤体、岩体渗透率模型，并通过试验进行验证。结合张集煤矿地质条件，运用多物理场耦合模拟软件COMSOL,模拟得到煤层群保护层开采期间采场的卸压增透规律、瓦斯运移规律，以及钻孔不同抽采时间的采场瓦斯含量变化。研究结果表明，8煤作为保护层开采，随着工作面的推进，被保护层卸压范围和卸压程度逐渐增大，4煤层、6煤层最大应力卸压程度分别为27.8%、42.6%,对于6煤层的卸压效果最好；随着工作面推进，采区的瓦斯渗流场范围和渗流速度均增大，瓦斯向8煤层采空区方向涌出；通过保护层开采卸压结合穿层钻孔抽采，提高了瓦斯抽采效率，降低了煤层瓦斯含量，有效降低了煤与瓦斯突出危险性。
关键词

保护层卸压作用瓦斯流动瓦斯抽采数值模拟
基金项目(Foundation)

国家自然科学基金面上项目(52074041);国家自然科学基金区域创新发展联合基金(U21A20110)；
文章目录

1 力学模型的建立
1.1 几何模型
1.2 变形控制方程
1.3 气体流动控制方程
1.4 渗透率方程
2 模型验证
2.1 试样准备及试验
2.2 试验结果及验证
3 数值模拟模型的建立
3.1 矿井概况
3.2 数值计算模型建立
4 数值模拟结果及分析
4.1 煤层群保护层开采卸压规律模拟研究
4.1.1 垂直应力分布
4.1.2 瓦斯流场分布
4.1.3 瓦斯压力分布
4.2 卸压钻孔抽采模拟研究
5 结论