废弃矿井双煤层开采覆岩裂隙发育规律研究

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单位安徽理工大学安全科学与工程学院;
来源中国矿业
出版年2025
期号01
摘要
随着矿产资源的不断开采,越来越多的矿井被废弃。然而,这些废弃矿井中仍然蕴藏着大量尚未开发的煤层气资源,具有巨大的潜在价值。煤层开采后形成的覆岩裂隙场成为了废弃矿井中煤层气运移的主要通道。因此,研究和掌握覆岩裂隙场的发育规律,对精准开发和利用废弃矿井中的煤层气资源具有重要意义。本文以潘一矿区的双煤层开采为工程背景,采用理论分析、UDEC数值模拟和物理相似模拟等方法,对双煤层开采后的覆岩裂隙场发育规律进行了系统研究。研究结果表明:上部煤层裂隙带发育高度为58.73~81.71 m,当下部煤层推进170 m时,关键层1处产生穿层裂隙,原先孤立的各离层裂隙相互连接,引起上采空区、下采空区连通,此时上下部煤层裂隙带贯通,下部煤层裂隙带发育高度约为41.8 m,裂隙带最终高度为116.64~139.62 m;上部采空区覆岩裂隙发育历程大致分为两个阶段,上部煤层开采时:裂隙产生-发育-闭合,下部煤层开采时:裂隙重新发育-重新闭合;长时蠕变作用使裂隙的分布更加密集,但其形态未发生显著改变,最终形成的双煤层裂隙场呈现出“马鞍+蟹壳”的复合型结构;研究成果揭示了废弃矿井双煤层开采覆岩裂隙发育规律,并根据长时蠕变后的覆岩裂隙场分布特点提出了废弃矿井中双煤层矿井瓦斯运移的主要通道,可为类似废弃矿井的瓦斯精准开采提供借鉴。

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