高位长钻孔采空区瓦斯高效抽采机理研究

该研究论文深入探讨了采空区顶板高位走向长钻孔在提高瓦斯抽采效率中的关键作用。针对山西华晋吉宁煤业有限责任公司2102综采工作面的实际情况，研究者采用了数值模拟、理论分析与现场试验相结合的方法，通过3DEC软件模拟了工作面回采期间采空区顶板裂隙场的演化过程。在这个过程中，他们识别出两个关键区域：顶板裂隙加强区和顶板重新压实区。 顶板裂隙加强区是指工作面推进时，煤层顶板由于应力作用裂隙发育更为活跃的区域。在这个区域，由于裂隙的存在，钻孔能够更有效地抽采瓦斯，从而提高了抽采效率。而顶板重新压实区则是在裂隙加强区之后，裂隙逐渐闭合，瓦斯抽采能力下降的区域。研究发现，高位走向长钻孔的抽采效率取决于高效抽采段的长度以及裂隙发育程度，两者共同决定了抽采效果。 为了验证这一理论，研究团队在采空区顶板裂隙带的一定高度范围内布置了多条高位试验钻孔，重点考察了这些钻孔对上隅角瓦斯浓度的影响。结果显示，如果高位钻孔布置在回风巷内侧且位置恰当（距煤层底板约60米），可以显著降低上隅角的瓦斯体积分数，将最大值从1.1%降低到0.6%。这表明，根据回风巷内侧顶板裂隙带的高度范围，合理布局高位走向长钻孔对于控制上隅角瓦斯浓度具有显著作用。 这项研究不仅提供了采空区顶板高位走向长钻孔在瓦斯抽采中的实用技术，也为煤矿安全管理提供了科学依据，有助于优化高瓦斯采空区的通风和瓦斯治理策略，减少瓦斯事故的发生，保障矿工安全。整个研究过程结合了理论与实践，具有很高的实用性和指导意义。