采空区岩层破坏与移动对唐山矿地面瓦斯抽放钻孔布置的影响分析.docVIP

岩层破坏与移动对地面瓦斯抽放的影响分析 朱令起1，2 张盈1 侯欣然1,2 (1河北联合大学矿业工程学院 河北唐山 063009 2河北省矿业开发与安全技术实验室 河北唐山 063009) 摘要：瓦斯抽放是治理采空区瓦斯效果较好的技术方法，不仅可实现瓦斯综合利用，而且能很好的保证矿山安全生产。本文运用FLAC3D软件，通过对唐山矿5、9煤层覆岩采动后冒落裂隙发育状况及T2291工作面相邻采空区煤柱裂隙发展分布的数值模拟，得出了T2291工作面横向方向上贯通了与之相邻的多个采空区和纵向上多个煤层，实现了布置在该工作的地面钻孔可同时进行多个采空区和多煤层的瓦斯抽放，提高了钻孔的服务年限及抽放效率，对类似区域瓦斯抽放有很好的指导意义。 关键词：采动岩体；瓦斯渗流；瓦斯抽放；相似模拟；钻孔布置 Analysis of the effect on rock destruction of the gas drainage Lingqi Zhu1,2 Ying Zhang1 Xinran Hou1,2 （College of Mining Engineering, Hebei United University, Tangshan, Hebei, 063009 Mining Development and Safety Technology Key Lab of Hebei Province,Tangshan,Hebei 063009,China） Abstract: Gas drainage has better effect on goaf gas governance. The gas comprehensive utilization can be realized, and the safety of coal mine can be guaranteed, too. In this paper , FLAC3D was used to simulate and analyze thecrack distribution of the adjacent mining area in the 5thand 9th coal seam overburden rock under the mining influence.The conclusion that the borehole of T2291 conducted the nearby goaf in horizontal direction and holinged different coal seam in vertical direction were achieved. It can help to arrange surface boreholes in similar area of Tangshan coal mine, improve length of service and drainage efficiency, and realize the mining of coal and gas. Key words: Mining rock, gas seepage, gas drainage, similar simulation, drilling layout 0 引言 开滦集团唐山矿是一个百年老矿，随着开采深度的加深，瓦斯逐渐成为矿井安全的一大隐患，而且由于开采范围广，大面积的采空区中富集了大量的瓦斯，同时为瓦斯的综合利用提供了丰富的资源。 1. T2291工作面基本情况简介 唐山矿铁二区总体处于一较大的向斜轴附近，岩层节理以压性或压扭性为主，由于唐山矿9煤顶板岩性封闭条件较好，构造作用使之形成了一个聚气构造，煤层内比相同埋深的翼部瓦斯含量高，T2291工作面位于铁二区二采区，其北部为6197、6298南、6299、7491已采工作面，南部、西部均无采掘工程。东部为T2195已采区，上方为T2254、T1351、T1352采空区。 2.采空区岩层移动规律分析 顶板在采动影响下，采空区上方会形成冒落带、断裂带和弯曲下沉带[1-3]，如图1所示。 I-冒落带：II-断裂带：III-弯曲带： a-竖向裂隙：b-离层裂隙： 图1 覆岩破坏裂隙分带示意图 煤层上覆岩层在冒落过程中裂隙逐渐发育，形成离层裂隙和垂直层面裂隙[4,5]，前者可使煤层产生膨胀变形而使瓦斯卸压，并沿离层裂隙流动；后者可随着冒落带冒落、裂隙带逐渐向上部的延伸，导通上下岩层间瓦斯。随着时间的推移，卸压地层缓慢下沉，冒落带逐渐压实，竖向和水平离裂隙将最终闭合，直至采空区达到新的应力平衡。当采空区面积达到一定值后，导气裂隙的分布也同样呈“O”形圈特征[6,7]。 3.