煤炭是我国资源最丰富的化石能源，我国西部煤层普遍存在倾角大、厚度大的特点，其中倾斜巨厚煤层分布广泛。倾斜巨厚煤层开采打破了煤岩的原始赋存状态，造成上覆岩层失稳破坏与裂隙演化发育，并伴随赋存于煤岩层内的卸压瓦斯气体大量涌出。卸压瓦斯受压力和浓度梯度作用在采动裂隙网络内发生运移、储集，造成采空区瓦斯多层积聚和井下特定地点瓦斯异常现象，严重制约了倾斜巨厚煤层安全高效的开采。如何实现倾斜巨厚煤层瓦斯高效精准防控，成为该类型矿井的“卡脖子”难题。研究倾斜巨厚煤层综放开采卸压瓦斯运储机理，对判别倾斜巨厚煤层采空区卸压瓦斯运储区、实现采空区瓦斯高效抽采、保障工作面安全生产具有重要意义。

本文以新疆硫磺沟煤矿9-15（08）综放工作面为工程研究背景，采用理论分析、物理实验、数值模拟和现场实测等方法，对倾斜巨厚煤层综放开采条件下覆岩离层垮落运动、覆岩裂隙场、位移场、渗流场等变化过程开展了系统研究，获得了倾斜巨厚煤层采动卸压瓦斯运储区形态、空隙率、渗透率的分布及演化规律。明晰了卸压瓦斯运储区非对称周期性构建机制，揭示了卸压瓦斯运储双区联动演化机理，构建了卸压瓦斯运储区精准判识方法及流程，并建立了倾斜巨厚煤层卸压瓦斯运储区数学理论控制模型，形成了倾斜巨厚煤层采动卸压瓦斯分域抽采技术体系，取得了良好的抽采效果，研究成果可为该类煤层安全高效开采提供理论指导。主要研究成果如下：

（1）基于采空区覆岩裂隙网络的气体传导性，阐述了瓦斯在裂隙岩体中的传输特性，分析了倾斜巨厚煤层运储区关键岩块的破断机制，提出了关键岩块点能量耗散结构，并得到点能量耗散结构的破断判据，明确了瓦斯运移区和储集区经历了“形成-破坏-再形成”的循环构建过程，构建出卸压瓦斯运储区域的分域判定准则。

（2）通过自主研发的巨厚煤层大型平面物理相似模拟实验平台，以新疆某高瓦斯倾斜巨厚煤层工作面为实验原型，开展了二维倾斜巨厚煤层物理相似模拟实验，得到倾斜巨厚煤层采动裂隙分布特征，提出采动裂隙呈双曲线“冷却塔”式的分布特征，明确了采动裂隙“冷却塔”塔壁两侧形成宽度约为100 m范围的瓦斯运储区域，得到了倾斜巨厚煤层回采过程中卸压瓦斯沿两侧塔壁范围内的裂隙网络逐渐向上运移、扩散的运动特征，掌握了采动卸压瓦斯运储区分布特征及演化规律。

（3）通过3DEC数值模拟解算探究了倾斜巨厚煤层综放开采条件下空隙率的分布演化特征。获得了岩层下沉特性及覆岩裂隙场的动态演化规律，得到了倾斜巨厚煤层冒落带和裂隙带的发育高度，优化总结出倾斜巨厚煤层综放开采条件下“两带”高度表达式。基于此，提出了倾斜巨厚煤层采空区空隙率分布函数，并通过该函数揭示了采空区空隙率三维分布特征。

（4）得到采空区渗透率呈现上下宽中间窄的双曲线“冷却塔”式的分布形态。发现卸压瓦斯主要分布在采空区的两侧，并且左侧卸压瓦斯运储区的宽度较大。获得瓦斯在压力梯度的作用下，主要积聚在底部的冒落带的特性。得到了采场瓦斯压力的分布及变化梯度规律，并建立了渗透率分区控制方程，结合空隙率演化规律，构建出倾斜巨厚煤层覆岩应变-空隙率-渗透率模型。

（5）构建适用于倾斜巨厚煤层综放开采条件下运储双区瓦斯渗流-升浮-扩散综合控制模型。通过分析瓦斯运储双区的形成与采空区空隙率的分布特征，发现了倾斜巨厚煤层卸压瓦斯运-储双区的非对称构建性机制，形成卸压瓦斯运储区空间位置边界的界定方法，构建倾斜巨厚煤层运储双区联动演化模型，为瓦斯抽采技术提供了一定理论基础。

（6）形成倾斜巨厚煤层采动卸压瓦斯分域抽采技术体系。依据卸压瓦斯运储区模型，提出采动卸压瓦斯运储区分域抽采技术，优化低、中、高层位的瓦斯抽采系统布置参数，并进行现场抽采效果实测。结果表明：从现场实测数据得出瓦斯运储区界面与理论计算界面相符；在分域瓦斯抽采方式治理下，绝对瓦斯涌出总量平均34.44 m³·min^-1，瓦斯抽采总量平均27.2 m³·min^-1，工作面上隅角瓦斯浓度低于1%，回风巷瓦斯浓度值在0.18~0.46%范围内，验证了倾斜巨厚煤层综放开采条件下卸压瓦斯分域抽采技术实用性、可靠性与合理性，实现了倾斜巨厚煤层安全低碳高效化的开采。

Coal is the most abundant fossil energy in China, the coal seams in western China are generally characterized by large dip angle and large thickness, among which the inclined thick coal seams are widely distributed. Mining of huge thick coal seams breaks the original state of coal and rock, causes destabilization of the overlying rock layer and fissure development, and is accompanied by a large outflow of gas from the coal and rock layers. The gas gushed out is migration and stored in the mining fissure network due to the pressure and concentration gradient, resulting in multi-layer accumulation of gas in the mining area and abnormal phenomenon of gas in specific locations downhole, which seriously restricts the safe and efficient mining of inclined huge thick coal seam. Achieving efficient and accurate prevention and control of gas in inclined thick coal beds has become the "neck" problem of this type of mine. It is of great significance to study the mechanism of unloading pressure gas migration and storage in integrated mining of inclined huge thick coal seam to identify the unloading pressure gas migration and storage area of inclined huge thick coal seam, realize the efficient extraction of gas in the mining area, and ensure the safe production of the working face.

In this paper, the 9-15(08) working face of Xinjiang Liuhuanggou Coal Mine is taken as the engineering research background. Theoretical analyses, physical experiments, numerical simulations and on-site measurements are used to carry out systematic research on the overburden rock collapse movement, overburden rock fissure field, displacement field, seepage field and other change processes under the conditions of inclined extremely thick coal seam (IETCS) consolidation mining. The morphology, distribution and evolution of the unloading gas migration and storage area, void ratio and permeability in the IETCS were obtained, and the mechanism of asymmetric cycle construction of the unloading gas migration and storage area was clarified, revealing the mechanism of linkage evolution of the unloading gas migration and storage double area. The precise identification method and process of the unloading gas migration and storage area are constructed, and a mathematical theoretical control model of the unloading gas migration and storage area in IETCS was established. A sub-divisional extraction technology system for unloading pressure gas in IETCS has been formed, and better extraction results have been achieved, and the research results can provide theoretical guidance for the safe and efficient mining of this type of coal seams. The main research results are as follows:

(1) Based on the gas conductivity of the fracture network in the overburden rock of the mining area, the transmission characteristics of gas in the fractured rock body are described, the fracture mechanism of the key rock blocks in the IETCS migration and storage area is analyzed, and the point energy dissipation structure of the key rock blocks is proposed. The fracture criterion of point energy dissipation structure was obtained, and it was clarified that the gas migration and storage areas experienced the cyclic construction process of "formation-destruction-re-formation", and the sub-domain determination criterion of the unpressurised gas migration and storage areas was constructed.

(2) Through the self-developed large-scale planar physical similarity simulation experiment platform for giant coal seam, a two-dimensional physical similarity simulation experiment was carried out in a high-gas inclined giant coal seam working face in Xinjiang, taking the working face as the experimental prototype. The distribution characteristics of mining fissures in the IETCS were obtained, and the "cooling tower" distribution characteristics of mining fissures are proposed. A gas migration and storage area with a width of about 100 m is formed on both sides of the “cooling tower” wall of the mining fissure. The movement characteristics of the unloaded gas along the fissure network within the tower wall on both sides during the mining process of the inclined huge thick coal seam were obtained, and the distribution characteristics of the unloaded gas migration and storage area are clarified.

(3) The 3DEC numerical simulation is used to investigate the distribution and evolution characteristics of the void ratio under the conditions of IETCS. The dynamic evolution laws of rock subsidence characteristics and overburden fissure field are obtained, and the development heights of the fallout zone and fissure zone of the IETCS were obtained, and the expression of the heights of the "two zones" under the conditions of comprehensive mining of the IETCS was optimized and summarized. Based on this, the void ratio distribution function in three-dimensional space was proposed, and the void ratio distribution characteristics of the mining hollow area in three-dimensional space are revealed by this function.

(4) The permeability distribution pattern of the mining area shows a hyperbolic "cooling tower" pattern with a wide top and bottom and a narrow middle. It is found that the unloaded gas is mainly distributed on both sides of the extraction zone, and the width of the unloaded gas migration and storage area on the left side is larger. Under the action of pressure gradient, the gas mainly accumulates at the bottom of the bubbling zone. The distribution of gas pressure in the quarry and the change of gradient law are obtained, and the permeability sub-area control equation is established, combined with the evolution law of void rate, and the strain-void rate-permeability model of the overburden rock of the IETCS was constructed.

(5) A comprehensive control model of gas seepage, uplift and diffusion in the dual zone of gas migration and storage is constructed under the conditions of integrated mining. By analyzing the formation of gas migration and storage dual zones and the distribution characteristics of void ratio in the mining area, the asymmetric mechanism of unloading gas migration and storage dual zones in IETCS was found. The method of defining the spatial location boundary of the unloaded gas migration and storage zone is formed, and the linkage evolution model of the tilted thick coal seam migration and storage double zone is constructed, which provides a certain theoretical basis for the gas extraction technology.

(6) A sub-divisional extraction technology system for mining and unloading pressure gas in inclined thick coal seams has been formed. Based on the model of unloading pressure gas migration and storage area, we propose the sub-domain extraction technology for mining and unloading pressure gas migration and storage area, optimize the arrangement parameters of the gas extraction system at low, middle and high levels, and carry out on-site measurement of the extraction effect. With the management of sub-domain gas extraction, the absolute total amount of gas gushing out averaged 34.44 m³·min^-1, and the total amount of gas extracted averaged 27.2 m³·min^-1. The gas concentration in the upper corner of the working face is less than 1%, and the value of gas concentration in the return airway is within the range of 0.18~0.46%. The practicality, reliability and reasonableness of the decompression gas sub-division extraction technology under the conditions of comprehensive discharge mining of IETCS have been verified, and the safe, low-carbon and high-efficiency mining has been realized.

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