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高瓦斯煤层群工作面开采时,由于采动的影响使得上邻近层含瓦斯煤层瓦斯解吸并涌入工作面,导致工作面瓦斯超限,所以上邻近层卸压瓦斯抽采越来越受到重视。阳泉五矿15#煤层8210工作面开采过程中,覆岩内采动卸压瓦斯涌出量占工作面瓦斯涌出量的90%,针对单独使用一条走向高抽巷抽采不能解决工作面瓦斯超限的问题,提出使用走向高抽巷配合倾向钻孔抽采覆岩上邻近层卸压瓦斯,即使用本工作面高抽巷抽采回风侧裂隙带瓦斯的同时,利用相邻备用工作面高抽巷布置倾向钻孔,终孔位于采煤工作面进风巷内侧顶板裂隙带内,抽采进风侧裂隙带内的卸压瓦斯,从而增加覆岩裂隙卸压瓦斯抽采范围。基于8210工作面覆岩岩层地质状况及含瓦斯煤岩层分布,结合理论研究、数值模拟等方法研究了工作面开采后覆岩岩层应力重新分布、覆岩裂隙分布、卸压瓦斯流动、卸压瓦斯抽采方法及抽采效果,为覆岩裂隙带卸压瓦斯抽采提供重要参考,具体研究内容如下:(1)研究工作面开采后,覆岩内采动裂隙分布,从而确定覆岩内卸压瓦斯富集区域,为走向高抽巷及倾向钻孔布置提供依据。首先使用FLAC3D模拟软件建立8210工作面开采模型,通过分析工作面开挖后的上覆岩层塑性变形、运动位移变化、应力重新分布变化,最终得出工作面开采后覆岩内部裂隙场分布及卸压瓦斯运移通道位置。分析模拟结果可知:顶板上方40m以内主要发生拉破坏,50-70m以内主要发生剪破坏;距离工作面顶板50m以上覆岩内部应力下降梯度已经明显减小,且下沉位移量突然锐减,顶板70m以上覆岩应力卸压值小于20%,下沉位移量量接近0;水平方向距离进回风巷25-35m范围内覆岩水平位移差值最大,水平应力变化量也最大,表明此区域处于纵向裂隙发育区。因此,综合分析得出裂隙瓦斯富集通道垂直距离煤层顶板50-70m,水平距离巷道25-35m。(2)根据工作面开挖模拟覆岩裂隙分布结果,建立覆岩裂隙卸压瓦斯抽采模型,模拟走向高抽巷及倾向钻孔抽采覆岩卸压瓦斯抽采效果和抽采范围。首先利用COMSOL软件建立8210工作面覆岩卸压瓦斯抽采模型,并根据覆岩内部裂隙分布及瓦斯涌出源项设置模型的孔隙率渗透率及各源项卸压瓦斯通量,对比分析抽放前后覆岩内瓦斯压力云图可得:抽采40天后,走向高抽巷一侧,竖直方向上瓦斯裂隙通道内瓦斯压力由原始的2MPa降至0.6Mpa,水平方向26m以内瓦斯压力降至0.74MPa;单个倾向钻孔周边7.5m处瓦斯压力由2MPa降至0.74MPa,根据钻孔有效抽采半径定义得知钻孔的有效抽放半径为7.5m。(3)根据模拟覆岩卸压瓦斯抽采效果及抽采范围,设计8210工作面覆岩布置走向高抽巷及倾向钻孔布置参数。走向高抽巷设置在覆岩裂隙带下部,垂向距离采空区顶板55m位置处,水平方向距回风巷30m;倾向钻孔钻场设置在布置在相邻备采工作面高抽巷内,每隔30m布置一个钻场,每个钻场布置9个钻孔,各钻孔孔口相距0.5m,终孔相距13m,钻孔长度为100m—120m。(4)结合模拟结果及8210工作面覆岩走向高抽巷配合倾向钻孔抽采布置设计参数,计算预测布置走向高抽巷及倾向钻孔后工作面瓦斯抽采效果,预测得知:走向高抽巷及倾向钻孔有效抽采范围内瓦斯含量由18.69m3/m3降至3.37m3/m3,降低82%;走向高抽巷单位时间瓦斯抽采量为40.78m3/min,倾向钻孔单位时间瓦斯抽采量为27.58m3/min,倾向钻孔瓦斯抽采能力为走向高抽巷的67.4%;根据工作面瓦斯涌出量,计算可知单独使用走向高抽巷抽采时,工作面瓦斯抽采率为47.8%,配合倾向钻孔后,工作面瓦斯抽采率由47.8%提升至79.7%,瓦斯抽采达标。