頂板裂隙帶高度與卸壓瓦斯抽采的關(guān)系

姜 偉

(山西省煤炭地質(zhì)勘查研究院，太原 030001)

0 引 言

隨著煤層的開采，采場(chǎng)內(nèi)的煤體會(huì)發(fā)生變形、破斷和移動(dòng)，形成大量采動(dòng)裂隙，增加煤體及圍巖透氣性[1]。隨著采煤速度的不斷加快，絕對(duì)瓦斯涌出量相應(yīng)增加，工作面上隅角瓦斯超限現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，嚴(yán)重影響了煤礦的高效生產(chǎn)[2-4]。為解決上隅角瓦斯超限問題，國(guó)內(nèi)學(xué)者做了大量實(shí)踐工作，基于增加工作面風(fēng)量的W型、U+L型、并列雙U型通風(fēng)系統(tǒng)[5-7]，加大瓦斯抽采力度的高位鉆孔[8]、高抽巷[9]、埋管[10]等方法都被應(yīng)用于上隅角瓦斯治理，取得了良好的治理效果，但也存在諸如增加巷道內(nèi)設(shè)施、巖石巷道(鉆孔)施工和維護(hù)成本高等不足[11]。采動(dòng)區(qū)地面L型井抽采是一種結(jié)合井下高位鉆孔與地面直井抽采技術(shù)特點(diǎn)的新型技術(shù)[12]，具有工程成本低、施工周期短、工程價(jià)值高等技術(shù)優(yōu)勢(shì)[13]，水平段位于頂板裂隙帶，瓦斯抽采與井下煤炭生產(chǎn)相互影響較小[14]。制約L型井抽采效果的主要是井位、井身結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、地面安全抽采控制。其中，井位的選擇是制約L型井成敗的關(guān)鍵因素。采空區(qū)、煤柱及鄰近層解吸的瓦斯會(huì)在壓力梯度和濃度梯度作用下向裂隙帶頂部富集，因此，研究裂隙帶高度對(duì)卸壓瓦斯抽采具有重要意義[15-16]。筆者以晉城礦區(qū)寺河煤礦東區(qū)工作面為研究對(duì)象，應(yīng)用巖石破裂過程分析系統(tǒng)(RFPA-2D)對(duì)回采過程中上覆巖層的變形和垮落情況進(jìn)行模擬，確定裂隙帶發(fā)育高度，并以鉆井液消耗法對(duì)模擬結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證。將裂隙帶發(fā)育高度研究結(jié)果用于指導(dǎo)L型采動(dòng)水平井設(shè)計(jì)，優(yōu)選水平段位置，以期為卸壓瓦斯抽采井位布置提供理論依據(jù)。……