礦井“三量”可采期瓦斯抽放效率的研究

張 靜

（晉能控股煤業集團馬脊梁礦，山西 大同 037001）

引言

煤層氣是一種綠色高效能源，廣泛應用于工業、化工、發電和居民生活中。但是，如果在煤礦開采過程中控制不好，煤層瓦斯將是煤礦災害的主要因素，如煤與瓦斯突出和瓦斯爆炸，嚴重威脅安全生產。地下瓦斯抽放是降低瓦斯災害風險的最有效方法之一，煤層的滲透性是決定瓦斯抽放難度的重要因素，隨著開采深度的增加，地應力增大，滲透率進一步降低，瓦斯抽放難度加大礦井構造煤由于其黏結性弱、強度低、滲透性差的特點，瓦斯抽放尤為困難，是造成突出事故最多的原因[1]。

為了降低應力，提高單一構造煤層的滲透性，在瓦斯抽放實踐中采用了水力開縫、水力壓裂、高壓脈沖水射流和深孔爆破等技術。但這些措施對水壓要求較高，僅適用于硬度較低的煤層。硬煤層難以有效增加裂隙，軟構造煤層形成的裂隙網絡會迅速被充填，導致卸應力和增透效果較差[2]。此外，深孔爆破技術復雜，具有誘發煤與瓦斯突出的危險性。對于具有構造煤亞層的特殊厚煤層，如煤層，實現卸壓增透是目前急需解決的問題。為提高煤層瓦斯抽放效果，研制了液壓沖洗瓦斯抽放技術。通過數值模擬和現場實驗，探討了煤巖水力沖刷后應力釋放和滲透性增加的機理[3-4]。COMSOL Multiphysics 基于煤的損傷和瓦斯運移模型，模擬了煤的滲透率變化和瓦斯抽放效果。隨后進行了研究和驗證[5]。

1 煤層特征及工程技術

1.1 煤層地質構造特征

焦作礦區位于太行山大背斜的東南翼，是雜巖構造帶的聯合作用區域。……