煤炭科学技术

作者：高魁, 王秘, 乔国栋, 田宇, 傅师贵, 王有为,

关键词：松软煤层, 爆破增透, 裂隙演化, 爆炸应力波, 卸压瓦斯抽采,

针对松软煤层爆破增透钻孔施工困难，爆破增透产生的裂隙不发育且易于重新压实的问题，提出在底板岩层开展爆破作业，达到松软煤层增透进而增加瓦斯有效抽采时间的目的。为了监测跨界面应力波传播规律及煤层损伤状况，在实验室构建了物理模型并开展了煤层底板爆破相似模拟试验。同时使用数值模拟的研究方法对煤层底板爆破过程中煤、岩体内部的损伤及裂隙的演化过程进行补充。结果表明：松软煤层底板爆破裂纹沿爆破孔向四周岩体扩展，爆破孔位置和底板煤岩交界面以及煤层内部的破坏较为严重，产生跨界面损伤裂纹。爆炸应力波从松软煤层底板岩层传播到松软煤层时，岩体和松软煤体的交界面产生透射压缩应力波和反射拉伸应力波，透射波作用于松软煤体，使煤层裂隙增加；反射波反作用于岩体，在煤岩交界面形成交叉裂纹，使底板岩层裂隙和松软煤层裂隙贯通，有利于松软煤层的瓦斯垂向运移流动和卸压瓦斯抽采。潘一东煤矿现场应用表明，煤层底板爆破增透后瓦斯抽采纯量及其浓度快速上升，抽采纯量从0.06 m3/min提高到1.46 m3/min，增加了23.33倍；瓦斯浓度从爆破前的10.46%上升到45.50%左右，增加了3.34倍，并且长时间维持在较高水平。研究成果可为深部松软煤层瓦斯高效抽采提供理论基础和技术支持。

来源：2024年第6期

《煤炭科学技术》期刊编辑部

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