《深部極薄煤層鑽采卸壓增透作用機理研究》是依託中國礦業大學，由袁永擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：深部極薄煤層鑽采卸壓增透作用機理研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：袁永
- 依託單位：中國礦業大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
在深部高瓦斯煤層群開採條件下，易發生煤與瓦斯突出、衝擊礦壓等動力災害，通過先採瓦斯壓力小、含量低、厚度小的薄煤層進行卸壓保護是避免上述災害的有效手段,現有關於卸壓增透機理的研究成果多針對長壁式工作面，缺少對鑽采工作面卸壓增透作用機理的研究。本項目以深部極薄煤層鑽采卸壓開採為研究背景，在對極薄保護層鑽采工作面及被保護層工作面圍岩應力、裂隙演化規律、瓦斯流場特徵研究的基礎上，建立鑽采面圍岩“應力-損傷-滲流”耦合的卸壓增透效果評價模型，分析鑽采參數、圍岩性質與卸壓增透效果的相關關係；研究鑽采面間隔煤柱暫時支撐、滯後壓酥破壞過程的圍岩應力、裂隙、瓦斯演化特徵及其對被保護層工作面卸壓增透效果的影響機制，給出間隔煤柱尺寸設計方法；探索保護層鑽采卸壓與被保護層工作面採掘布置及瓦斯抽采的時空關係，提出基於極限卸壓範圍的鑽采卸壓增透的適用條件。研究成果對完善保護層卸壓開採理論具有積極意義。
結題摘要
在深部高瓦斯煤層群開採條件下，易發生煤與瓦斯突出、衝擊礦壓等動力災害，通過先採瓦斯壓力小、含量低、厚度小的薄煤層進行卸壓保護是避免上述災害的有效手段，現有關於卸壓增透機理的研究成果多針對長壁式工作面，缺少對鑽采工作面卸壓增透作用機理的研究。本項目以深部極薄煤層鑽采卸壓開採為研究背景，提出了U型間斷隔離通風的新型鑽采工作面布置方式，研究了鑽采面圍岩應力、裂隙和滲流演化特徵。由於間隔煤柱的存在，鑽采工作面下沉與裂隙發育範圍較長壁工作面小。採用數值模擬的方法確定不同鑽采參數情況下，采動裂隙與滲透率變化關係，間隔煤柱寬度和鑽采寬度對滲透率的影響較大。針對傳統鑽采方式卸壓增透的不足，提出了一種保護層鑽采參數設計方法，分析了間隔煤柱失穩對被保護層滲透率的影響機制。通過設定臨時寬煤柱、增大一次鑽采寬度、減小間隔煤柱寬度，提升被保護層的卸壓增透效果，設計了鑽采參數確定流程，建立了鑽采主要參數確定的力學模型，確立了合理鑽采參數，並分析了頂板岩性、煤層特徵對上述參數的影響規律。間隔煤柱失穩前，受其支撐作用影響，覆岩裂隙不發育，卸壓增透效果有限，間隔煤柱失穩後，覆岩裂隙發育範圍變大。建立鑽采卸壓增透的“應力-損傷-滲流”耦合模型，分析了極薄保護層鑽采與被保護層卸壓增透的時空演化規律。針對採用不同鑽采參數時被保護層應力特徵、損傷特徵及滲流特徵進行對比研究，隨著煤柱尺寸減小與鑽采厚度與深度增加，被保護層增透效果增強。同時對比長壁開採與鑽采卸壓增透效果，本項目提出的新型鑽采卸壓增透效果能夠達到長壁的84％，能夠滿足生產實際需求，為極近距離高瓦斯煤層群被保護層的瓦斯抽采提供依據。
