地面井掏煤造穴卸压增透技术及工程应用

摘要

为实现深部强突出煤层高效卸压，基于地面井掏煤造穴卸压增透技术，推导了掏煤孔洞周围应力分布解析解，分析了泥浆压力、黏聚力、内摩擦角等参数对掏煤区煤体应力及位移影响规律，并以张集矿A组煤为研究对象进行了现场应用。结果表明：煤体黏聚力和内摩擦角对孔洞周围应力和位移分布影响最为显著，黏聚力由2 MPa降低至0.5 MPa,峰值环向应力降低5.04%,剪胀角的影响效果最弱；塑性区和破碎区范围与掏煤直径呈线性正相关关系，孔洞壁面附近位移量最大且衰减迅速；孔洞内部泥浆支撑压力会显著抑制卸压效果，在0～2 MPa影响显著；相同造穴半径条件下，泥浆压力越大，对应破碎区和塑性区范围越小，在泥浆压力较低时，破碎区和塑性区的范围对其数值变化较为敏感；在进行地面井掏煤造穴卸压后，掏煤区域煤层瓦斯压力由2.35 MPa降低至1.46 MPa,降低了37.8%,瓦斯含量由7.23 m³/t降低至5.76 m³/t,降低了20.3%,煤层透气性系数提高约10倍，钻孔数减少24%,减少21%钻孔量。该技术为深部突出煤层安全快速区域消突提供了一个范例。

关键词

高瓦斯矿井 / 地面井 / 煤层卸压 / 应力重分布 / 解析解