高强度开采覆岩瓦斯通道特征与瓦斯流态研究

"高强度开采覆岩离层瓦斯通道特征及瓦斯渗流特性研究" 本文主要探讨了在高强度开采条件下，煤炭覆岩离层瓦斯通道的形成特征以及瓦斯的渗流特性。高强度开采指的是在高产量、高效率的煤矿开采过程中，这通常会引发上覆煤岩层的严重破坏和裂隙的大量产生。这些裂隙可以形成瓦斯通道，影响瓦斯的流动状态和抽采效果。 首先，研究者定义了“采动瓦斯通道发育区”，即直径大于10^-1毫米的穿层裂隙通道区域。这一定义有助于识别那些可能对瓦斯排放有显著影响的区域。接着，他们运用砌体梁理论来分析关键层控制下的离层断裂带瓦斯通道发育特征。关键层是指在开采过程中对瓦斯通道形成起到决定性作用的煤岩层。 Kozeny-Carman准则被用来建立瓦斯通道流态的判定方法，这是基于颗粒介质中流体流动的一个经典理论。该准则考虑了孔隙度、渗透率和流体粘度等因素，以判断瓦斯在通道内的流动状态。根据瓦斯的流动特性，研究者将上覆岩层中的瓦斯通道沿纵向划分为三个区域：瓦斯紊流通道区、瓦斯过渡流通道区和瓦斯渗流通道区。这三个区分别代表了不同强度的流态，从紊流到渗流，反映了瓦斯流动的逐渐减缓。 为了有效管理和引导瓦斯流动，文章提出了在瓦斯过渡流通道区采用高位瓦斯抽采巷的人工导流方法。这种方法旨在通过人为干预，优化瓦斯流动路径，提高抽采效率。 实验部分，研究者以阳泉新景煤矿80201工作面的卸压瓦斯抽采现场作为实例，通过反演技术获得了工作面上覆岩层采动瓦斯通道的演化规律，并分析了这些通道对瓦斯流动规律的影响。通过对瓦斯过渡流通道区内的流态进行判定，进一步验证了所提出的理论计算方法和采动瓦斯通道分区的准确性。 这项研究揭示了高强度开采下覆岩离层瓦斯通道的形成规律，为煤矿瓦斯治理提供了科学依据，并提出了新的瓦斯抽采策略。其结果对于预防煤矿瓦斯事故、提高瓦斯抽采效率具有重要的理论与实践意义。