掘进扰动下断层带煤体瓦斯异常分布特征研究

一：作者

    周勇 1，马桂霞 2，周爱桃 3，刘赛菲 3

（1.国家能源集团乌海能源有限责任公司，内蒙古 乌海 016099；2．德矿事业（北京）科技有限公司，北京 100086；3．中国矿业大学（北京） 应急管理与安全工程学院，北京 100083）

二：摘要

    断层带的结构异性会导致介质渗透性的非均质性和各向异性，这对煤体内瓦斯渗流过程有重要影响。通过建立受掘进应力影响下的煤体渗透率模型和横向各向同性断层渗透率模型，利用 COMSOL 数值模拟软件对其进行解算分析，得出受断层影响的掘进工作面前方应力场及渗透率的演化特征规律。结果表明：受掘进应力影响，暴露面前方出现明显应力分带现象，塑性变形延续到距暴露面 5 m 处，且出现塑性区阶跃现象；考虑非均质断层的裂隙及煤基质瓦斯压力梯度分别为 0.043、0.042 MPa/m，明显大于考虑均质断层的裂隙及煤基质瓦斯压力梯度，而且断层区域内渗透出现骤降及突增的现象，在断层核区域内渗透率降至最低为 6.438 3×10-18m2，是煤层初始渗透率的 1/7；断层影响区域瓦斯压力梯度大，透气性能低，验证了断层区域蕴育煤与瓦斯突出危险性高的合理性。

三：关键词

    断层带结构异性；瓦斯异常；非均质性；煤巷掘进；横向各向同性渗透率模型；流固耦合