基于Comsol的瓦斯抽放半径研究

煤层钻孔抽放瓦斯在煤与瓦斯突出矿井工作面的消突中起到非常重要作用,煤层钻孔有效抽放半径在抽放设计中是至关重要的设计参数,本文基于有限元软件Comsol对煤层钻孔周围的应力场和瓦斯压力分布进行了模拟计算,在此基础上分析了煤层钻孔的有效抽放半径,研究表明抽采负压对瓦斯抽放半径的影响很小,可为煤层钻孔抽放瓦斯提供借鉴。     

石门揭煤防突抽放瓦斯钻孔合理布置参数的研究

在建立石门揭煤抽放瓦斯钻孔周围煤体瓦斯渗流方程的基础上，利用数值计算方法模拟分析了煤层钻孔周围瓦斯渗流规律以及影响石门揭煤外孔瓦斯抽放率的影响因素，提出了在一定煤层透气性条件下原始煤层钻孔抽放瓦斯的极限抽放时间、极限抽放量和最大的安全抽放钻孔间距，并将数值计算结果应用于指导现场 施工，取得了较满意的结果。     

关于测定煤层瓦斯抽放影响半径的试验研究

钻孔抽放影响半径关系抽放方法的选择、钻孔布置参数以及对抽放效果的考察。测定结果的准确性对矿井瓦斯抽放具有重要意义。通过分析抽放半径测试方法及原理,根据芦岭矿实际情况,采用了压降法对芦岭煤矿8煤层瓦斯抽放半径进行试验研究。结果表明：采用压降法测定钻孔的抽放影响半径是一种行之有效的方法,为抽放钻孔的设计提供了科学依据,提高了瓦斯抽放效果。     

玉溪煤矿瓦斯抽放设计初探

介绍了高瓦斯矿井山西兰花科创集团玉溪煤矿瓦斯抽放设计。根据玉溪矿瓦斯赋存特性和矿井建设特点,确定了玉溪煤矿瓦斯抽放设计:采用穿层钻孔抽放与本煤层预抽、掘前预抽与边采边抽、边掘边抽及采空区抽放相结合的综合抽放技术。首采工作面布置顺层交叉密集钻孔进行采前预抽、边采边抽,从而缩短抽放时间;掘进工作面采用穿层钻孔预抽;采空区采用埋管抽放法;并设计了建井期间矿井瓦斯抽放方案。在此基础上,预测了矿井瓦斯抽放量,可为类似新建高瓦斯矿井的瓦斯抽放设计提供参考。     

煤层钻孔瓦斯抽放参数模拟与应用

为了优化煤层钻孔瓦斯抽放参数,结合质量守恒定律和煤层瓦斯运移理论,以煤层抽放钻孔附近的瓦斯流场为研究对象,建立了瓦斯运移的数学模型。并以薛湖煤矿2307机巷掘进工作面为例,采用MATLAB对煤层钻孔瓦斯流场进行了数值模拟,并与矿井的实际瓦斯抽放情况作了对比分析,得出了适应该矿区煤层的瓦斯抽放参数。     

MATLAB在确定瓦斯钻孔间距的应用研究

瓦斯涌出是威胁煤矿安全生产的主要因素之一。在新矿井、新水平和新采区投产前,都应进行矿井瓦斯抽放,确定合理的钻孔抽放间距是提高瓦斯抽放率和确保工作面安全生产的关键。利用MATLAB对五虎山煤矿1201工作面钻孔的抽放半径进行数值模拟来取得合理的钻孔间距,为确保瓦斯的抽放效果提供了科学依据。     

煤层瓦斯抽放参数计算

以达西定律为基础,建立了煤层瓦斯流动方程,并利用电子计算机进行数值求解。通过对阳泉七尺煤层现场实测数据的整理分析和模拟计算,探讨了阳泉七尺煤层的瓦斯抽放参数计算问题。由此得出,延长抽放时间对于提高瓦斯抽放率亦具有不可忽视的作用;当抽放时间受到限制时,要想提高瓦斯抽放率,与其增大钻孔直径,不如减小钻孔间距更为合理。     

钻孔周围瓦斯压力分布及抽放参数研究

为了分析钻孔抽采瓦斯运移规律,理论分析了煤岩体瓦斯运移规律计算方程,依据此建立了钻孔抽采瓦斯模型,然后数值模拟了不同抽采时间下瓦斯压力分布、不同理论下钻孔瓦斯有效抽采半径以及不同抽放时间下煤层渗透率变化规律。研究为矿井瓦斯抽放提供了借鉴。     

平宝公司首山-矿己16-17煤层瓦斯抽放半径测定

平宝公司首山一矿己16-17煤层为煤与瓦斯突出煤层,在首采面12010工作面风机巷掘进的同时,在其上部超前开掘高位抽放巷,施工穿层钻孔进行瓦斯抽放.通过在12010风巷高抽巷施工穿层钻孔,以瓦斯压力为考察指标测定己16-17煤层Ф89 mm抽放钻孔的有效抽放半径,经过现场考察及对测定数据的分析,最终确定己16-17煤层Ф89 mm抽放钻孔的有效抽放半径.     

平宝公司首山一矿己_(16-17)煤层瓦斯抽放半径测定

平宝公司首山一矿己16-17煤层为煤与瓦斯突出煤层,在首采面12010工作面风机巷掘进的同时,在其上部超前开掘高位抽放巷,施工穿层钻孔进行瓦斯抽放。通过在12010风巷高抽巷施工穿层钻孔,以瓦斯压力为考察指标测定己16-17煤层Φ89mm抽放钻孔的有效抽放半径,经过现场考察及对测定数据的分析,最终确定己16-17煤层Φ89mm抽放钻孔的有效抽放半径。     

采动条件下瓦斯抽采钻孔有效范围及瓦斯运移规律

为了确保矿井的安全抽采，分析了采动条件下瓦斯抽采钻孔有效范围及瓦斯运移规律，理论研究了含瓦斯煤体的有效应力控制方程及煤层瓦斯扩散控制方程，基于此，建立了COMSOL Multiphysics数值模型，分析了距离钻孔不同位置处煤层瓦斯压力分布、不同开采条件下单孔瓦斯抽采瓦斯压力分布以及不同钻孔布置瓦斯压力分布。研究为矿井抽采钻孔参数设计提供了借鉴。     

赤孟博，边小涛

瓦斯事故严重影响了煤矿的安全生产,瓦斯抽放是解决煤矿瓦斯事故重要的手段。为了对钻孔抽放煤层瓦斯运移规律进行深入研究,采用理论分析和Fluent数值模拟相结合的方法,在理论上研究了煤层瓦斯运移基本规律,主要研究了瓦斯在煤层中的运动方程、瓦斯的流动类型以及瓦斯流动的数学模型,然后采用Fluent数值模拟软件,模拟分析了瓦斯抽钻孔在不同抽放负压、不同抽放时间下的煤层压力分布变化情况。研究为瓦斯抽放钻孔合理参数设计提供理论基础。     

叠加效应影响下钻孔有效抽采半径的数值模拟及布孔间距优化

针对煤层瓦斯预抽钻孔布孔间距存在盲目性和不确定性等问题,以流固耦合原理为基础构建煤层瓦斯抽采流固耦合数学模型,借助FLUENT数值模拟软件对煤层瓦斯预抽钻孔有效抽采半径进行数值模拟研究,在多钻孔数值模拟的基础上对建新煤矿4207工作面煤层瓦斯预抽钻孔布孔参数进行了优化。结果表明:钻孔有效抽采半径随抽采时间的增加呈对数形式增大;多钻孔抽采时孔间相互扰动可产生抽采叠加效应,布孔间距越密集,钻孔之间瓦斯压力下降幅度越显著;在90 d的预抽期内,建新矿单孔抽采的有效半径为2.02 m,多孔抽采的布孔间距为2.86~4.50 m。结合煤层厚度提出了正三角形的布孔方式,经现场应用瓦斯参数达标,布孔方案切实有效。     

云盖山煤矿瓦斯抽采效果考察

随着矿井开采深度的增加和开采强度的增大,煤与瓦斯突出问题越来越严重,煤层瓦斯压力、瓦斯含量、地应力加大致使突出矿井的突出危险性越来越严重,突出频率增加,突出强度增大,大型、特大型突出所占比例越来越大,煤与瓦斯突出已成为严重威胁矿井安全生产的主要问题之一。目前不具备保护层开采条件的煤层,井下钻孔预抽瓦斯是防治煤与瓦斯突出的主要手段之一,钻孔瓦斯抽采效果与煤层瓦斯含量、透气性系数、抽采钻孔直径及负压、抽采目的和时间等因素有关。针对云盖山煤矿在瓦斯治理中采用的不同瓦斯治理钻孔,结合矿井实际生产条件和不同瓦斯治理钻孔的有效抽放半径的现场测试结果,对不同瓦斯治理钻孔的瓦斯抽采效果进行考察,验证了不同瓦斯治理钻孔的有效抽放半径等技术参数。     

基于含瓦斯煤岩固气耦合模型的钻孔抽采瓦斯三维数值模拟

通过在多孔介质的有效应力原理中引入瓦斯吸附产生的膨胀应力,得出适用于含瓦斯煤岩的有效应力计算公式。同时利用含瓦斯煤岩的孔隙率和渗透率的动态模型,建立了能描述含瓦斯煤岩固气耦合情况下的骨架可变形性和气体可压缩性的固气耦合模型。以平顶山十矿的相关物性参数为基础进行了数值模拟,首先对建立的三维模型进行了开挖处理,得到了开挖后煤层的应力分布状态,而非简单的均布载荷,然后利用所建立的数学模型进行钻孔抽采瓦斯三维数值模拟。从数值模拟结果得到：① 抽采负压对钻孔抽采瓦斯的影响不明显;② 随着抽采时间的增长,煤层的孔隙率逐渐减小;③ 随着时间的推移,钻孔抽采瓦斯的有效抽采半径均逐渐增大,最后会迫近一个定值。     

天池矿401工作面瓦斯钻孔抽放参数研究

煤层瓦斯抽放是解决煤矿瓦斯问题最根本、最有效的措施。为了寻求合理的钻孔抽放参数,应用Fluent流体力学数值模拟软件,分析不同抽放负压、钻孔直径、抽放时间、封孔深度条件下的钻孔抽放半径和抽放量,得到各因素对煤层瓦斯抽放效果的影响规律。结合天池矿401工作面现场实测数据,得出适合该矿15#煤层瓦斯钻孔抽放参数。     

煤矿区煤层气三区联动立体抽采理论与模式

为了实现煤矿区煤炭与煤层气2种资源的安全高效协调开发,基于煤炭开发时空接替规律,将煤矿区划分为规划区、准备区、生产区3个区间,分别采用地面钻井排采、地面与井下联合抽采以及本煤层钻孔抽采等不同的瓦斯抽采技术以保证煤炭安全高效生产。根据煤矿安全生产容许最高瓦斯含量数学模型、煤层瓦斯压力数值模拟模型和煤层气立体抽采优化专家系统,创立了三区联动的区域递进式立体抽采模式（晋城模式）,提高了煤炭资源采出率,实现了煤矿瓦斯井下抽采和地面原位抽采2个独立产业模式的有效衔接,解决了煤层气开发与煤炭开采的时空矛盾。     

三软难抽煤层底抽巷抽采方法及效果研究

郑州矿区三软煤层属于低透气性难抽煤层,通过采用穿层钻孔高压水力冲孔增透卸压的方法,释放煤层瓦斯压力,提高煤体透气性,研究了抽采钻孔的封孔方法、分析了高压水力冲孔增透区域的瓦斯抽采效果及其参数,提高了煤体瓦斯预抽效果,解决了矿井煤层透气性差、瓦斯抽放效率低、钻孔工程量大的难题,最终形成一套适合矿井自身条件的穿层钻孔高压水力冲孔卸压增透技术,可为矿井的区域瓦斯治理提供技术支持。     

煤矿瓦斯抽采封孔工艺的探讨

为了提高煤矿瓦斯抽采钻孔封孔工艺,对穿层钻孔和顺层钻孔的设计和传统工艺的封孔进行了对比分析,提出了本煤层顺层三段式聚氨酯砂浆带压组合式、工作面封孔器以及穿层钻孔两段式聚氨酯砂浆封孔等新工艺。应用表明,新工艺有利于提高瓦斯抽采浓度,延长抽采时间,解决了封孔中遇到的许多问题,确保了煤矿瓦斯抽采工作顺利安全高效抽采。