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淮南煤田為高瓦斯煤層群開采,受開采層采動影響,鄰近煤層的卸壓瓦斯大量向回采工作面和采空區(qū)涌出,因此其采空區(qū)瓦斯是工作面瓦斯涌出的主要來源之一。采空區(qū)瓦斯抽放是瓦斯治理的重要途徑,而地面鉆孔抽放是美國采空區(qū)瓦斯抽放技術(shù)中應(yīng)用最為成功的方法之一,在澳大利亞的許多礦井,以及我國的鐵法礦業(yè)集團(tuán)、淮北礦業(yè)集團(tuán),都成功地對該方法進(jìn)行了應(yīng)用。
為了更好地對采空區(qū)瓦斯進(jìn)行抽采及對地面鉆孔的合理參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì),需要對地面鉆孔服務(wù)區(qū)域工作面的瓦斯涌出情況有所了解,也有必要對使用地面鉆孔抽放采空區(qū)瓦斯的抽放流量進(jìn)行預(yù)計(jì)。因此選擇謝橋礦作為試驗(yàn)地點(diǎn),采用COSFLOW軟件對1242(1)工作面和13118工作面的瓦斯涌出情況及地面鉆孔抽放采空區(qū)瓦斯的流量進(jìn)行了模擬預(yù)測,預(yù)測結(jié)果與現(xiàn)場實(shí)測結(jié)果比較吻合,說明采用 COSFLOW模型預(yù)測工作面瓦斯涌出和采空區(qū)瓦斯抽放是可行的。
1試驗(yàn)區(qū)概況
謝橋礦位于淮南煤田潘謝礦區(qū)西翼,井田處于不對稱的謝橋隱伏向斜北翼西段,為一簡單的單斜構(gòu)造,地層走向近東西,傾向南,傾角80~150,平均120。井田東西走向長度淺部為8.5 km,深部為11.5 km,傾斜寬4.3 km,面積約4l km2。
試驗(yàn)區(qū)選在1242(1),13118工作面。1242(1)工作面寬240 m,長3000 m;所開采的是均厚2.8 m的11.2號煤層;煤層沿工作面傾角約130~160。13118工作面為8#煤層工作面,煤層平均厚度2.9 m,工作面長1520 m,寬210 m。
煤層結(jié)構(gòu)簡單,局部含炭質(zhì)泥巖夾矸一層。頂板以泥巖為主,八線以東多為砂巖及石英砂巖;底板為泥巖及砂質(zhì)泥巖。該長壁工作面在開切眼標(biāo)高為-420 m,而停采線標(biāo)高為-510 m。煤層傾角平均120,上順槽要比下順槽高出50m。采用單巷道進(jìn)風(fēng),雙巷道回風(fēng)。
2采空區(qū)瓦斯抽采的COSFLOW模擬預(yù)測及驗(yàn)證
模擬研究和預(yù)測采用由澳大利亞聯(lián)邦科學(xué)與工業(yè)研究院編制的COSFLOW模擬軟件,該軟件是基于層狀巖體在采動條件下的力學(xué)和流動耦合原理的三維有限元程序,適合于模擬由開采造成的巖石變形和應(yīng)力重新分布、瓦斯涌出等問題。本研究中, COSFLOW模擬被應(yīng)用于預(yù)測1242(1)工作面的瓦斯涌出和采空區(qū)地面鉆孔瓦斯抽放量。
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