厚煤层覆岩裂隙分布模拟分析及采空区瓦斯抽采技术

毕 猛

(山西王家岭煤业有限公司，山西 保德 036600)

矿井煤炭回采时存在诸多安全风险，特别是矿井开采厚煤层时，由于一次开采厚度大、采空区内遗煤量多，采面瓦斯涌出量大，往往会引起瓦斯超限等问题[1-3]。煤壁瓦斯、落煤瓦斯、采空区瓦斯以及邻近层瓦斯中，当开采煤层为单一厚煤层时，采空区遗煤瓦斯往往是综放开采时主要瓦斯涌出来源，高位瓦斯抽采是降低采空区瓦斯涌出的主要技术措施之一，该技术实施关键是掌握采动覆岩裂隙扩展分布以及卸压瓦斯集聚范围[4-5]。近些年来，众多的学者以及技术人员对采动覆岩裂隙分布以及卸压瓦斯抽采技术展开研究，并取得丰硕成果[6-8]。在以往研究成果的基础上，文章针对山西某矿30506综放工作面开采情况，采用理论分析、数值模拟对采动覆岩裂隙分布规律进行探讨，并依据分析结果提出使用低-中-高位钻孔进行瓦斯抽采，有效降低了采空区瓦斯涌出并为采面安全回采创造良好条件。

1 工程概况

山西某矿为高瓦斯矿井，3采区30502综放工作面开采5号煤层，采面倾向长200 m、走向长1 890 m。5号煤层厚度12 m、倾角4.9°，顶底板岩层岩性以泥岩、粉砂岩等为主，煤层埋深平均315 m，瓦斯原始含量为4.89 m3/t。5号煤层上覆4号、3号煤层，煤厚分别为0.35 m、0.27 m，不可采，瓦斯含量预计在2.7 m3/t以下，对5号煤层回采期间瓦斯涌出影响极小。

在30503综放工作面回采之前，对开采的煤层进行预抽，但是受到煤层透气性差、吸附性强等因素制约，本煤层瓦斯抽采钻孔瓦斯抽采浓度一般在10%以内，抽采纯量约为7.8 m3/min，抽采后煤层残余瓦斯含量仍可达到3.95 m3/t以上，煤层中残余瓦斯含量较高。……