基于开采高度对工作面覆岩裂隙演化影响的钻孔瓦斯抽采研究

作者

赵洪宝高璐程辉荆士杰王乐陈超男
单位

中国矿业大学（北京）能源与矿业学院中国矿业大学（北京）新能源开发与灾害防治研究中心
摘要

采动覆岩裂隙演化规律对层间瓦斯运移起主导作用，研究覆岩裂隙发育分布规律对于提高瓦斯抽采效率至关重要。以甘肃省魏家地矿西2107综采工作面为工程背景，采用UDEC模拟软件建立不同采高的数值模型，利用分形几何理论分析了工作面覆岩近场裂隙演化与不同开采高度的关系，确定了钻孔瓦斯抽采最优工作面高度，并通过理论经验公式、覆岩裂隙窥视情况与现场瓦斯抽采结果对其验证。结果表明：采动裂隙总数随着采高增大而增大，但不同阶段增大的幅度皆不相同，覆岩裂隙不断向覆岩四周呈“伞状”发育；不同开采高度的工作面覆岩近场裂隙均经历产生、扩张贯通、压实稳定的3个阶段，且采高越大，压实区范围越小，适当增加采高，有助于提高覆岩瓦斯抽采效果；当采高选择4 m时，顶板裂隙在位于10 m与40 m位置处的裂隙发育密度与范围均明显大于其他区域，该区域与布置高、低巷双位一体的协同抽采巷最佳位置相一致。
关键词

瓦斯抽采采高裂隙发育数值模拟分形效应
基金项目(Foundation)

越崎杰出学者(800015Z1179)；中国矿业大学(北京)基本科研业务费基金(BBJ2023004)；
文章目录

1 不同采高工作面覆岩近场裂隙数值模拟
1.1 工程背景
1.2 数值模型建立
1.3 数值模拟结果与分析
2 不同采高下工作面覆岩分形裂隙网络的演化规律分析
2.1 分形维数计算方法
2.2 工作面不同采高对应的裂隙分布及分维值
2.3 采动覆岩裂隙分形维数与工作面采高关系
3 最优工作面采高下覆岩破坏结果及分析
3.1 钻孔瓦斯抽采最优工作面确定
3.2 工作面覆岩破坏结果分析
4 工程应用
5 结论