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摘要
高突矿井采空区卸压瓦斯富集区的识别和富集区内抽采钻孔的布置对治理高突工作面瓦斯超限和采空区卸压瓦斯抽采具有重要意义。采用物理相似模拟和理论分析对高突矿井采空区卸压瓦斯富集区范围进行研究，基于“三带”理论和“椭抛带”理论，提出逐步精准辨识高突矿井采空区卸压瓦斯富集区的判别方法，并创新椭抛带微分扫掠数值建模方法；采用RSM-BBD（Response Surface Methodology Box-Behnken Design）方法设计试验，运用Fluent软件对卸压瓦斯抽采参数进行数值模拟研究，分析各单因素和交互因素对抽采效果的影响，拟合出各层位抽采参数与上隅角瓦斯浓度的回归模型，得出各层位最优抽采钻孔参数，并开展数值模拟对比验证最优参数抽采效果；最后根据高突矿井采空区卸压瓦斯富集区精准识别和富集区内钻孔参数优化结果进行高位定向钻孔现场抽采试验。结果表明：采空区存在“卸压瓦斯存在区”、“椭抛带形运移活跃区”和“环形卸压瓦斯富集区”；单因素对同一垂距下环形富集区内抽采效果影响程度依次为：钻孔直径>钻孔平距>抽采负压，抽采负压和钻孔平距的交互作用对上隅角瓦斯浓度的影响也较为明显；经优化抽采参数后，试验工作面抽采期间回风流和钻场总抽采管内瓦斯浓度整体呈下降趋势，回风流平均瓦斯浓度为0.32%，高位定向钻场总抽采管内平均瓦斯浓度为12.95%，工作面瓦斯得到有效控制。
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