高位长钻孔在采空区瓦斯抽采中的作用机制与优化应用

本文主要探讨了采空区顶板高位走向长钻孔在提高瓦斯抽采效率和减少工作面上隅角瓦斯超限事故中的关键作用。研究以山西华晋吉宁煤业有限责任公司的2102综采工作面为例，采用了数值模拟、理论分析和现场试验相结合的方法，借助3DEC软件来模拟工作面推采期间采空区顶板裂隙场的发展变化。 在推采过程中，通过模拟分析，将顶板划分为裂隙加强区和压实区。裂隙加强区是指随着工作面推进，煤层顶板裂隙逐渐增多并强化的区域，这里的钻孔能更有效地抽采瓦斯。裂隙发育程度和钻孔高效抽采段的长度共同决定了高位走向长钻孔的抽采效率。作者揭示了这种高位走向长钻孔如何利用裂隙加强区的优势来提高瓦斯抽采效果的机理。 进一步的实地试验表明，在回风巷内侧的顶板裂隙带内布置高位试验钻孔，最佳的布孔层位约为60米，这有助于最大程度地利用裂隙的连通性。通过高位钻孔的应用，上隅角的瓦斯浓度显著下降，从1.1%降低到0.6%，证明了这种方法对于降低上隅角瓦斯浓度的有效性。 文章的关键知识点包括工作面推采过程中的顶板动态管理，特别是裂隙加强区和压实区的理解，以及高位钻孔在这些区域的优化布设对于瓦斯控制的重要性。通过精确的数值模拟和实验验证，研究提供了一种实用的策略，以提升采空区瓦斯治理的效率和安全性，对于煤矿行业的安全生产具有重要的指导意义。