黄陵二号煤矿209工作面覆岩裂隙发育规律及瓦斯治理研究

作     者：艾航 

作者单位：西安科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：黄庆享;毛明仓

授予年度：2021年

学科分类：081901[工学-采矿工程] 0819[工学-矿业工程] 081903[工学-安全技术及工程] 08[工学] 

主      题：裂隙带 瓦斯抽采 微震监测技术 数值计算 周期来压 

摘      要：黄陵矿区煤炭开采过程中普遍存在瓦斯隐患,由于瓦斯抽采设计参数不合理,导致部分矿井瓦斯抽采量较低,瓦斯治理效果不佳。研究工作面上覆岩层的裂隙演化规律,确定合理的抽采位置,对瓦斯精准抽采具有重要的理论和实践意义。本文以黄陵二号煤矿209工作面为对象,采用数值模拟与现场微震监测相结合的方法,研究209工作面回采过程中上覆岩层裂隙演化规律,进而判断裂隙带空间位置,为该工作面采空区和高位裂隙带瓦斯抽采设计和瓦斯治理提供科学依据。研究发现,在工作面推进过程中,沿工作面走向采空区覆岩产生卸压区,应力梯度由内而外、由中心向四周逐渐增大。随着工作面推进,充分卸压区范围和高度逐渐增大,高度最终稳定在距煤层70m左右。且工作面前方覆岩形成了卸压区、应力升高区和原岩应力区。微震监测发现顶板周期来压初期,采空区顶板裂隙开始孕育、产生和扩展,并以纵向裂隙为主;随着工作面推进,采空区中部和下部顶板不断产生新的裂隙并与原有裂隙相互贯通,形成顶板裂隙带,裂隙发育高度在60～80m之间,裂隙带平均高度为70m左右;采空区下部顶板裂隙贯通后发生较大范围垮落,上部顶板出现离层现象,至此,一次周期来压基本形成。现场监测时间段内,共产生了7次周期来压,周期来压平均步距约20m。根据数值模拟和微震现场监测结果,对高位钻孔进行了优化设计,209工作面瓦斯抽采效果显著提升,保证了工作面安全高效回采。