煤炭科学技术

作者：冉启灿, 梁运培, 邹全乐, 张碧川,

关键词：倾斜煤层群, 覆岩移动, 采动裂隙, 非对称特征, 瓦斯抽采,

倾斜煤层群“三场”（应力场、位移场和裂隙场）演化规律较为复杂，对卸压瓦斯运移和储集具有重要意义。为了探究倾斜煤层群“三场”演化规律，研究以新疆1930煤矿为对象，开展了倾斜煤层群多重采动相似模拟实验。分析了上覆岩层垮落形态，获得了覆岩应力演化特征，分析了覆岩位移分布和移动方向特征，阐明了采动裂隙分布特征。进而探究了三场演化规律对瓦斯运移的影响，并开展了定向钻孔瓦斯抽采现场试验进行验证。研究结果表明：倾斜煤层群多重采动下，采动裂隙矩形梯台呈现明显的非对称特征。低位侧覆岩应力变化较大，随开采次数增加，卸压效应更为明显，而高位侧覆岩应力变化较小；结合重力−倾角效应，高位侧覆岩更易破坏，垮落次序优先，呈非对称特征。覆岩位移分布呈非对称特征，高位侧位移显著且移动方向变化较大。高位侧裂隙区网格内采动裂隙频数明显高于低位侧；高位侧裂隙区破断裂隙分布更多，且开度较大；采动裂隙呈“高位扩展−低位压缩”的非对称特征。多重采动使得“三场”非对称特征更为显著。此外，覆岩贯通度存在“慢速减小−快速减小”的现象。基于“三场”演化特征和瓦斯运移的关系，揭示了瓦斯抽采靶向优选机制。结合试验结果，构建了基于“三场”演化规律的裂隙带瓦斯抽采靶点区判定流程。现场瓦斯抽采效果良好，保证了工作面安全高效回采。研究结果为倾斜煤层群卸压瓦斯精准抽采提供了理论参考，旨在提高倾斜煤层群瓦斯抽采量，防止上隅角瓦斯超限，实现倾斜煤层群安全高效开采。

来源：2024年第4期

《煤炭科学技术》期刊编辑部

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