煤田地质与勘探

作者：赵鹏翔, 郭旭, 王超, 李树刚, 卓日升, 常泽晨, 雷雯,

关键词：采高效应, 卸压瓦斯运–储区, 交叉融合, 覆岩裂隙, 物理相似模拟,

目的煤层采高对覆岩裂隙发育及瓦斯运–储区特征具有显著影响，通过研究不同采高条件下的影响规律，能够指导瓦斯抽采钻孔布置于合适区域，从而有效提升瓦斯抽采效率。方法以山西和顺天池煤矿302工作面为研究对象，综合运用物理相似模拟实验、理论分析及工程验证等方法，系统研究2、4、6 m这3种不同采高条件下覆岩裂隙发育特征及瓦斯运 –储区的动态演化规律。结果和结论基于裂隙开合度突变点(1 m)与贯通度突变点(0.68)，将采空区划分为覆岩压实区(开合度≤1 m，贯通度≤0.1)、瓦斯运移区(开合度>1 m，贯通度≥0.68)和瓦斯储集区(开合度>1 m，贯通度<0.68)；分析不同采高条件下裂隙发育情况，得出横纵裂隙发育高度与突变频率随采高增加显著提升；通过裂隙率与裂隙熵的同步变化表征瓦斯运移区与储集区的交叉融合状态，区域随周期来压呈现“运储一体—初次形成—交叉融合—区域分离”4阶段演化，对比发现交叉融合层位及范围与采高呈正相关；基于椭抛带理论构建卸压瓦斯运–储区交叉融合采高效应数学模型，提出以裂隙特征参数判定运移区与储集区边界的流程，确定钻孔布置于瓦斯运移区中上部；现场试验表明，定向钻孔布置于运移区中上部时，平均瓦斯抽采量占比达52.3%，该结果验证了理论模型的适用性。研究成果为卸压瓦斯高效抽采提供了理论依据。

来源：2025年第8期

《煤田地质与勘探》期刊编辑部

查看煤田地质与勘探杂志2025年第8期