西安科技大学安全科学与工程学院西安科技大学西部矿井开采及灾害防治教育部重点试验室煤炭行业西部矿井瓦斯智能抽采工程研究中心新疆煤及煤层气工程技术研究中心新疆维吾尔自治区煤炭科学研究所
为研究倾斜厚煤层仰斜综采面覆岩瓦斯缓渗区的分域方法及分形特征,以分形理论和灰色理论为基础,运用平面物理相似模拟实验研究的手段,开展了仰斜综采面覆岩瓦斯缓渗区裂隙演化规律研究,得到了覆岩瓦斯缓渗区的动态扩展规律,进而对覆岩瓦斯缓渗区精细分域方法进行构建,并采用灰色关联分析方法对覆岩瓦斯缓渗区沿横向(工作面推进方向)和纵向(垂直于煤层底板向上方向)分形维数与离层量、破断裂隙密度及应力集中系数之间的最大关联度分别进行确定。研究结果表明:覆岩瓦斯缓渗区在第一次周期来压后初步形成,其后每次周期来压时,覆岩瓦斯缓渗区两侧的垮落角均不断减小而宽度和高度均不断增大。具体表现为从缓渗区初次形成至缓渗区充分发育期间,缓渗区开切眼侧和工作面侧的垮落角分别从68.3°和76.2°减小到44.7°和53.5°;而缓渗区的宽度和高度分别从16.3m和19.2m增大到52.1m和38.4m。根据建立的覆岩瓦斯缓渗区分域准则及流程,结合灰色关联分析方法,得到覆岩瓦斯缓渗区沿横向和纵向分形维数变化均与离层量变化相关性最强(γ1=0.93,γ1*=0.91),并通过实验验证了理论计算的准确性。因此,在后期确定卸压瓦斯抽采钻孔(巷道)终孔(巷)时,可通过现场观测离层量对覆岩瓦斯缓渗区边界进行判断,研究结果对采空区卸压瓦斯精准高效抽采具有一定的指导意义。
主办单位:煤炭科学研究总院有限公司 中国煤炭学会学术期刊工作委员会