保护层开采卸压边界优化研究：数值模拟与现场验证

本文主要探讨了近水平远距离下保护层开采卸压边界的研究，针对某矿东四采区11-2煤层作为保护层，13-1煤层作为被保护煤层的情况进行了深入分析。作者利用固流耦合理论进行数值模拟，这是一种将固体介质（如煤层）的动力学行为与流体介质（如瓦斯）的流动相互作用考虑在内的计算方法。通过模拟保护层开采过程中13-1煤层的卸压情况，评估了在大规模底板穿层钻孔抽采条件下，前苏联关于近水平煤层卸压角的规定是否足够保守。 研究的核心内容包括建立数学模型，根据煤岩和瓦斯动力参数进行计算。平衡方程（1）是固流耦合理论中的基础，它描述了应力和流体压力的作用力与动量传递的关系。在模拟中，考虑到煤层的应力σij、流体压力p、渗透率δij等因素的影响。通过对数值结果的分析，研究人员发现实际卸压效果可能超过理论预测，这意味着沿用的卸压角数值可能低估了实际的保护范围。 此外，作者还进行了现场测试，验证了数值模拟的结果。通过对被保护煤层边界范围内的煤岩特性（如煤层厚度、倾角）以及瓦斯动力参数（如瓦斯含量、压力、透气性系数）的实地测量，进一步印证了保护边界存在的扩展空间。这项研究的重要性在于，它为类似近水平煤层条件下的保护层开采提供了更为精确的卸压保护边界参考，有助于提高矿井的安全生产水平和经济效益。 本文通过数值模拟与实测相结合的方式，深入研究了保护层开采卸压边界问题，对于优化保护层开采策略，防止或减轻煤层瓦斯突出等问题具有重要的指导意义。