掘進(jìn)擾動(dòng)下斷層帶煤體瓦斯異常分布特征研究

一：作者

    周勇 1，馬桂霞 2，周愛桃 3，劉賽菲 3

（1.國家能源集團(tuán)烏海能源有限責(zé)任公司，內(nèi)蒙古 烏海 016099；2．德礦事業(yè)（北京）科技有限公司，北京 100086；3．中國礦業(yè)大學(xué)（北京） 應(yīng)急管理與安全工程學(xué)院，北京 100083）

二：摘要

    斷層帶的結(jié)構(gòu)異性會(huì)導(dǎo)致介質(zhì)滲透性的非均質(zhì)性和各向異性，這對(duì)煤體內(nèi)瓦斯?jié)B流過程有重要影響。通過建立受掘進(jìn)應(yīng)力影響下的煤體滲透率模型和橫向各向同性斷層滲透率模型，利用 COMSOL 數(shù)值模擬軟件對(duì)其進(jìn)行解算分析，得出受斷層影響的掘進(jìn)工作面前方應(yīng)力場及滲透率的演化特征規(guī)律。結(jié)果表明：受掘進(jìn)應(yīng)力影響，暴露面前方出現(xiàn)明顯應(yīng)力分帶現(xiàn)象，塑性變形延續(xù)到距暴露面 5 m 處，且出現(xiàn)塑性區(qū)階躍現(xiàn)象；考慮非均質(zhì)斷層的裂隙及煤基質(zhì)瓦斯壓力梯度分別為 0.043、0.042 MPa/m，明顯大于考慮均質(zhì)斷層的裂隙及煤基質(zhì)瓦斯壓力梯度，而且斷層區(qū)域內(nèi)滲透出現(xiàn)驟降及突增的現(xiàn)象，在斷層核區(qū)域內(nèi)滲透率降至最低為 6.438 3×10-18m2，是煤層初始滲透率的 1/7；斷層影響區(qū)域瓦斯壓力梯度大，透氣性能低，驗(yàn)證了斷層區(qū)域蘊(yùn)育煤與瓦斯突出危險(xiǎn)性高的合理性。

三：關(guān)鍵詞

    斷層帶結(jié)構(gòu)異性；瓦斯異常；非均質(zhì)性；煤巷掘進(jìn)；橫向各向同性滲透率模型；流固耦合