煤炭学报

作者：邢景超, 梁冰, 房胜杰, 孙维吉, 任杰, 张尚宁,

关键词：三维相似模拟试验, 裂隙重构, 分形理论, 渗透特征, 瓦斯抽采,

瓦斯超限是矿井安全生产的重要威胁。科学认识煤层充分采动下裂隙发育规律与覆岩渗透分布特性是实现选定高效瓦斯抽采位置的重要需求。以山西省某煤矿E2306工作面为工程背景开展了三维物理相似模拟试验，采用分布式光纤感测技术及钻孔窥视监测方法，明晰了充分采动下伏岩裂隙发育规律，反演得到了覆岩采动裂隙网络，结合分形维数对裂隙场定性分区，建立了裂隙岩体分形−渗透率模型，揭示了覆岩裂隙重构下分形渗透特征。结果表明：充分采动下，采空区边界裂隙数量沿走向变化呈抛物线型，采空区中部裂隙数量沿走向变化呈马鞍型。结合裂隙倾角、区域内裂隙纵横比值及分形维数，将重构裂隙场定性划分为原岩裂隙限制区、破断裂隙扩展区、碎胀裂隙交错区、结构裂隙压密区、结构裂隙离层区、剪切裂隙稳定区、支撑裂隙过渡区和承载裂隙压密区。走向破断裂隙扩展区与倾向支撑裂隙过渡区内分形维数达到1.3～1.5，裂隙高度发育。覆岩渗透率与采动裂隙分布相关，走向渗透率呈现“M”型分布，倾向渗透率呈现“W”型分布。垮落带渗透率为7.4×10−7～9.2×10−7 m2，裂隙带渗透率为1.1×10−9～4.2×10−7 m2。故最佳抽采位置为走向破断裂隙扩展区(距煤柱0～35 m)与倾向支撑裂隙过渡区(距巷道0～30 m)交界区域，高度为距顶板50 m左右。采用走向长钻孔抽采技术，单孔最大瓦斯抽采纯量达1.54 m3/min。

来源：2026年第3期

《煤炭学报》期刊编辑部

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