基于采动裂隙演化特征的高位钻孔优化研究

王耀锋^1,2,3，聂荣山^2,3

1. 中国矿业大学安全工程学院2. 中国煤炭科工集团沈阳研究院有限公司3. 煤矿安全技术国家重点实验室

摘 要：为了提高高位钻孔的瓦斯抽采效果,以漳村煤矿2203综放工作面为工程背景,结合3号煤层的开采条件,首先应用关键层理论确定了3号煤层的顶板裂隙带位于其上方12.8~36.5 m,再采用薄板理论和数值模拟相结合的方法,研究了3号煤层顶板裂隙带的分布和演化特征。结果表明,随工作面的推进,上覆岩层裂隙由下而上逐渐发育,工作面推进至60 m时主关键层以下形成较密集的裂隙,至110—170 m时部分主关键层岩块裂隙闭合,并在下部形成2个小范围压实区并逐渐扩展而形成大面积压实区。煤层顶板裂隙经历了一个产生—发育—部分闭合的过程。基于以上研究结果,对2203工作面2组钻场内的高位钻孔布置参数进行了优化。现场应用结果表明,优化后单孔平均瓦斯抽采量增加了2.39~3.03倍,单位钻孔工程效益提高2.00~2.58倍。

关键词：瓦斯抽采;高位钻孔;关键层理论;薄板理论;顶板裂隙带;