倾斜煤层群覆岩"三场"非对称特征及靶向抽采机制

• Published in: 煤炭科学技术 Vol. 52; no. 4; pp. 177 - 192
• Main Authors: 冉启灿, 梁运培, 邹全乐, 张碧川
• Format: Journal Article
• Language: Chinese
• Published: 重庆大学资源与安全学院,重庆 400044%太原理工大学原位改性教育部重点试验室,山西太原 030024 2024; 重庆大学煤矿灾害动力学与控制全国重点实验室,重庆 400044
• Subjects: mining-induced fractures; 采动裂隙; overburden movement; 非对称特征; 覆岩移动; 瓦斯抽采; inclined coal seam groups; asymmetric characteristics; 倾斜煤层群; gas extraction
• ISSN: 0253-2336
• DOI: 10.12438/cst.2024-0068

TD713; 倾斜煤层群"三场"(应力场、位移场和裂隙场)演化规律较为复杂,对卸压瓦斯运移和储集具有重要意义.为了探究倾斜煤层群"三场"演化规律,研究以新疆1930煤矿为对象,开展了倾斜煤层群多重采动相似模拟实验.分析了上覆岩层垮落形态,获得了覆岩应力演化特征,分析了覆岩位移分布和移动方向特征,阐明了采动裂隙分布特征.进而探究了三场演化规律对瓦斯运移的影响,并开展了定向钻孔瓦斯抽采现场试验进行验证.研究结果表明:倾斜煤层群多重采动下,采动裂隙矩形梯台呈现明显的非对称特征.低位侧覆岩应力变化较大,随开采次数增加,卸压效应更为明显,而高位侧覆岩应力变化较小;结合重力-倾角效应,高位侧覆岩更易破坏,垮落次序优先,呈非对称特征.覆岩位移分布呈非对称特征,高位侧位移显著且移动方向变化较大.高位侧裂隙区网格内采动裂隙频数明显高于低位侧;高位侧裂隙区破断裂隙分布更多,且开度较大;采动裂隙呈"高位扩展-低位压缩"的非对称特征.多重采动使得"三场"非对称特征更为显著.此外,覆岩贯通度存在"慢速减小-快速减小"的现象.基于"三场"演化特征和瓦斯运移的关系,揭示了瓦斯抽采靶向优选机制.结合试验结果,构建了基于"三场"演化规律的裂隙带瓦斯抽采靶点区判定流程.现场瓦斯抽采效果良好,保证了工作面安全高效回采.研究结果为倾斜煤层群卸压瓦斯精准抽采提供了理论参考,旨在提高倾斜煤层群瓦斯抽采量,防止上隅角瓦斯超限,实现倾斜煤层群安全高效开采.