煤炭科学技术

作者：李 普, 张小东,

关键词：煤与瓦斯突出, 构造区, 瓦斯迁移, 断层, 煤矿安全,

煤与瓦斯突出是煤层资源回采过程中一种常见的动力灾害，严重影响着生产作业的安全，而构造区则是煤与瓦斯突出灾害发生的主要区域。为了深入了解构造区煤与瓦斯突出的作用机理，以大平煤矿吴庄逆断层为研究主体，通过COMSOL数值模拟软件，建立了包含断层构造的二维矿山地质模型。然后将固体力学与达西定律模型进行耦合，对距离断层不同距离回采时煤层工作面的地应力、瓦斯压力分布和瓦斯迁移规律进行了研究。研究结果显示:①当回采工作面距断层450 m时，工作面应力提升为原岩应力的两倍，瓦斯流动状态为层流，在工作面前方20 m处瓦斯压力最大；②当回采工作面距离断层50 m时，工作面应力提高为原岩应力的3倍以上，瓦斯流动状态由层流变为紊流，工作面前方30 m范围内瓦斯压力均处于较高值；③回采结束后，瓦斯渗流速度迅速增大，在1 h后达到渗流速度达到最大，此时为煤与瓦斯突出灾害发生的高风险时间段，随后渗流速度将逐渐降低，突出风险也逐渐降低。因此为了保证回采的安全性，不仅要在回采前通过煤层注水、预掘疏压硐室等方式降低煤层应力状态，且需要采用水力冲孔、瓦斯抽采或其他有效方式降低瓦斯压力。通过对回采后煤层瓦斯迁移规律的研究，可以对通风设计与煤与瓦斯灾害防治提供有效的依据。

来源：2022年第10期

《煤炭科学技术》期刊编辑部

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