为解决工作面回采期间上隅角瓦斯超限问题,针对硫磺沟煤矿主采工作面实际情况,采用物理模拟及数值模拟手段,对工作面采动覆岩"三带"及卸压瓦斯运移优势通道分布特征及规律开展研究,结合工作面实际情况设计高位钻孔抽采上隅角瓦斯,并对抽采效果开展实时观测与分析。结果表明:通过物理相似模拟实验,得到(4-5)04工作面覆岩"三带"高度,工作面初次来压、周期来压步距,裂隙区在切眼、工作面及进回风巷出的宽度等参数;综合分析数值模拟及现场观测结果得到工作面合理配风量及抽采负压;通过现场观测,得到高位钻孔抽采浓度为1

为了深入研究卸压煤层瓦斯抽采和瓦斯运移的难易程度,揭示不同卸压区域和不同卸压程度煤体的渗透率变化情况,利用TAW-2000煤岩三轴伺服试验机对煤样试件进行三轴加卸载和渗透性测试,还原煤体原岩应力状态—采动应力集中状态—采动卸压状态—采动应力恢复状态,监测全过程中煤岩体的渗透率变化情况,并附加安装Vallen声发射仪监测全过程中煤岩试样中裂隙发育程度。实验室结果与现场工程验证表明,上层煤回采工作面后方50m的范围内,其下伏卸压煤层的裂隙发育程度最大,理论上卸压瓦斯抽采效果也最好。

近距离煤层群双重卸压开采时,顶底板煤岩层反复破坏,形成了不同于单层煤层开采的裂隙通道,对瓦斯抽采造成了较大影响。采用相似材料模拟实验研究了单层开采和双重卸压开采覆岩位移、裂隙及应力分布与演化规律。研究表明:在双重卸压开采作用下,一些覆岩裂隙经历了生成、扩展、压实、张拉、再压实等复杂的过程;覆岩中形成了裂隙趋于闭合的"压实区"和裂隙趋于张开的"裂隙区",这些裂隙形成了立体交错的瓦斯运移通道,并随双重卸压开采工作面推进而变化。提出了近距离煤层群重复卸压开采瓦斯立体抽采模式,实现上覆煤岩层和下伏煤岩层

为研究瓦斯在煤层裂隙中流动规律以及瓦斯渗透率变化,使用含瓦斯煤热流固耦合实验系统对含有贯穿裂隙的煤样进行了瓦斯渗流实验。通过改变煤样两端瓦斯压力差,得到了瓦斯渗流速度和煤样两端瓦斯压力差之间的关系,求解出各瓦斯压力条件下的渗透率,然后对试验数据拟合,分析渗透率变化的原因。研究结果表明:含贯穿裂隙煤样瓦斯渗流速度随煤样两端瓦斯压力增大呈抛物线关系增加;在外载应力作用下,瓦斯在煤层裂隙中流动存在滑脱效应;随着瓦斯压力差的增大,滑脱渗透率对气测渗透率贡献率也在增大。