上保护层开采下伏煤岩应力演化与瓦斯抽采研究

"开采上保护层下伏煤岩应力效应演化规律" 在煤炭开采过程中，上保护层开采技术是一种有效的防止下伏煤层突出和瓦斯灾害的手段。该技术通过开采上覆较近的保护层，使下伏煤层预先受到应力释放，降低其突出危险性。这篇研究来自河南理工大学安全科学与工程学院的研究团队，主要探讨了青龙煤矿在进行上保护层开采时下伏煤岩层的应力变化规律，并对其开采效果进行了评估。 研究采用数值模拟方法，深入研究了被保护层的最大主应力沿走向的分布情况。结果显示，当上保护层开采时，被保护层的最大主应力呈现出明显的"四带"分布特征。这种分布模式意味着在特定区域，即卸压带，煤岩层内的应力得以显著释放，最高可达43%的释放率。这种应力释放对于防止煤层突出、控制矿井瓦斯灾害具有重要意义。 同时，研究团队还对被保护层的变形特性进行了现场考察。他们发现煤层的相对膨胀变形率最高可以达到4.9‰，这反映了开采活动导致的煤层结构变化。此外，通过对钻孔瓦斯流量的监测，发现最大流量可增加至0.194 m³/min，相比开采前提高了28倍。这一现象表明，开采活动使得瓦斯更容易逸出，为瓦斯抽采提供了有利条件。 通过对比数值模拟与现场观测数据，研究人员得出结论，煤层的变形特性和瓦斯流动规律与模拟结果基本吻合。在卸压区域内，瓦斯排放更为顺畅，这意味着通过合理的钻孔布置，可以显著提升瓦斯抽采效率，从而进一步保障煤矿的安全运营。 关键词涉及到的领域包括数值模拟技术在矿井开采中的应用、上保护层开采策略、煤层的卸压范围、煤层膨胀变形的测量、瓦斯流量的变化以及如何优化瓦斯抽采。这些研究结果为矿井的安全生产提供了理论支持，并对类似地质条件下的煤矿安全开采提供了实践指导。 中图分类号和文献标志码分别代表了该研究在煤炭科技领域的专业定位，而文章编号则标识了该研究在《矿业安全与环保》杂志中的唯一身份。这项研究为理解和改善煤炭开采过程中的安全问题，特别是通过上保护层开采来减轻下伏煤层的瓦斯风险，提供了扎实的科学依据。