鉆孔瓦斯抽采有效半徑的數(shù)值模擬研究.pdf

1、瓦斯事故是煤礦生產(chǎn)過程中最為嚴(yán)重的災(zāi)害之一，瓦斯抽采能夠有效防止瓦斯事故的發(fā)生。研究煤層瓦斯抽采過程中瓦斯運(yùn)移規(guī)律、有效抽采半徑的變化規(guī)律以及鉆孔之間的相互影響效果，可為瓦斯抽采系統(tǒng)的布置提供依據(jù)，對(duì)治理煤層瓦斯具有重要意義。
　　從理論分析入手，認(rèn)為吸附瓦斯在煤體基質(zhì)中做擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)和游離瓦斯在煤體裂隙中做滲流運(yùn)動(dòng)。以此為基礎(chǔ)建立了考慮煤層變形、瓦斯?jié)B流擴(kuò)散及吸附瓦斯解吸過程的瓦斯抽采數(shù)學(xué)控制方程。
　　利用COMSOL軟件對(duì)

2、單一鉆孔抽采過程中瓦斯的運(yùn)移規(guī)律以及有效抽采半徑受抽采時(shí)間、鉆孔孔徑、抽采負(fù)壓及煤層初始滲透率影響的變化規(guī)律進(jìn)行了研究。結(jié)果表明：對(duì)于煤層中任意一點(diǎn)而言，隨著其與鉆孔距離的增加，滲流速度達(dá)到最大值所需時(shí)間增加，且滲流速度最大值減?。欢@孔附近位置在抽采初期滲流速度已達(dá)到最大值；鉆孔抽采瓦斯有效半徑與抽采時(shí)間、鉆孔孔徑及煤層初始滲透率之間的關(guān)系均符合冪指數(shù)函數(shù)關(guān)系；而抽采負(fù)壓對(duì)有效抽采半徑幾乎沒有影響。
　　建立兩個(gè)鉆孔共同抽采煤層

3、瓦斯幾何模型，固定其中一個(gè)鉆孔位置不變，通過不斷變換另一鉆孔位置，對(duì)抽采鉆孔之間的相互影響效果進(jìn)行了研究，得出：經(jīng)過相同的抽采時(shí)間，孔距越小，鉆孔抽采控制范圍內(nèi)的瓦斯壓力值越低，瓦斯壓力下降速度越快；鉆孔相互影響將會(huì)對(duì)抽采達(dá)標(biāo)時(shí)間產(chǎn)生很大的影響，孔距越小，抽采達(dá)標(biāo)所需的時(shí)間越短，且減小的幅度越大；鉆孔瓦斯流量剛開始最大，隨著抽采時(shí)間的延長不斷降低并慢慢趨于穩(wěn)定；兩個(gè)鉆孔共同抽采時(shí)，單個(gè)鉆孔的瓦斯流量相對(duì)于單鉆孔抽采而言減小了，且孔距越小