高瓦斯突出煤层水力湿润防突技术研究

摘要

煤与瓦斯突出是矿井最严重的自然灾害之一，严重威胁着煤矿的安全生产。煤层水力湿润技术是煤矿生产中防治煤与瓦斯突出的一项重要生产技术措施。本文采用了理论分析、实验室研究和现场试验相结合的方法，在实验室研究湿润对煤的瓦斯吸附特性、物理力学性质以及突出指标的影响，现场试验研究皖北煤电集团孟庄煤矿Ⅳ315采煤工作面水力湿润措施防治瓦斯的效果，最后运用煤与瓦斯突出理论对水力湿润的防突机理进行分析。研究表明：煤对瓦斯的吸附量随着煤中水分的增大而降低，湿润降低了煤对瓦斯的吸附能力；煤体湿润后的强度和弹性模量降低，塑性增加、脆性减小；湿润降低了突出指标，使煤层的突出危险性降低。水力湿润有效地驱出了煤体中的部分瓦斯，水进入煤体的裂隙、孔隙，封堵了瓦斯解吸的通道，降低了瓦斯解吸的速度，有效地解决了采煤面的瓦斯超限问题；煤体注水后的应力集中程度明显降低，应力分布更均匀，卸压带变宽，应力集中带向煤层深部转移；工作面实施水力湿润措施防突的效果显著，钻孔的最大钻屑量和钻屑解吸指标均不同程度降低。注水湿润对煤中瓦斯、煤体的应力分布状态、煤的物理力学性质均产生一定程度的影响，在多方面的综合作用下，煤层的突出危险性降低。本文通过理论分析、实验室研究和现场试验证明了水力湿润措施对于高瓦斯突出煤层具有广泛的适用性和有效性。