特厚煤层开采卸压瓦斯储集区演化特征分析及工程应用

Evolution characteristics analysis and engineering application of pressure-relieved gas reservoir in extra-thick coal seam mining

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摘要为研究特厚煤层开采卸压瓦斯储集区动态演化规律,采用3DEC数值模拟软件,分析了采动覆岩应力及位移分布规律,研究了卸压瓦斯储集区演化特征,提出了卸压瓦斯储集区位置判别方法,并在试验工作面高位钻孔瓦斯抽采进行了实践.结果表明:特厚煤层开采后,覆岩垮落带高度49.5 m,裂隙带高度104 m.工作面侧卸压区范围内关键层失稳后,其下方形成卸压瓦斯储集区.卸压瓦斯储集区划分为3类:①关键层处于弯曲下沉带,其下方形成高位储集区;②关键层处于裂隙带,砌体梁下方形成中位储集区;③关键层处于垮落带,悬臂梁下方形成低位储集区.储集区形态及面积与其上方控制关键层状态密切相关,控制关键层破断前,面积持续上升,低位储集区形态呈矩形,中位和高位储集区形态呈半椭圆形,拓展至三维形态呈矩形截面环体和椭圆截面半椭球体;破断后面积快速下降,之后随覆岩来压呈现周期性变化,低位储集区形态呈梯形,中位储集区形态呈三角形,高位储集区形态呈半椭圆形,拓展至三维形态呈矩形截面环体、三角形截面环体和椭圆截面半椭球体.现场将高位钻孔的终孔位置布置在中位储集区范围,进行了抽采验证,单孔最大抽采浓度34.5％,平均抽采浓度16.8％,抽采后上隅角瓦斯体积分数0.55％,瓦斯抽采效果良好,说明据此方法布置高位钻孔具有合理性.