瓦斯抽采半径影响因素数值模拟分析

瓦斯事故严重威胁煤矿高产高效发展,瓦斯抽采对于煤矿安全具有重要意义,有效抽采半径对于瓦斯钻孔布置具有至关重要的作用,以山西某煤矿为实验矿井,基于广义偏微分方程以及瓦斯赋存和流动理论,采用COMSOL数值模拟软件对瓦斯抽采时间、钻孔直径、抽采负压对于钻孔有效抽采半径进行分析研究,研究结果表明,抽采时间对于有效抽采半径影响最大;瓦斯压力随着时间的增长呈现减少-稳定的变化趋势;钻孔半径和抽采负压对于有效半径影响较小,其最优结果为82 mm和10 kPa。     

基于COMSOL Multiphysics的瓦斯抽采有效半径数值模拟

为了准确确定煤层钻孔预抽有效半径,以便合理布置本煤层预抽钻孔,建立了钻孔周围煤体的瓦斯流动模型,并利用COMS0L Multjphysics软件求解所建模型的解析解,通过模拟解算得出相应抽采条件及预抽时间内,钻孔抽采有效半径范围,为抽采钻孔的布置提供理论依据,从而实现最优的设计、最小的工程量和最佳的抽采效果.试验结果表明:在实际的工程应用中,根据模拟得出的瓦斯压力分布图可以确定有效抽放半径随抽采时间的变化关系,该方法克服了传统方法难于封口、测试过程繁琐等缺点,能够筒便且较准确的确定抽采半径范围.为工程实际提供理论依据.     

基于COMSOL钻孔有效抽采半径测定的数值模拟研究

为了准确测定霍尔辛赫煤矿3308工作面煤层钻孔有效抽采半径,合理布置钻孔间距,结合现场实测的煤层瓦斯压力和渗透率等参数,运用COMSOL-Multiphysics仿真软件对3308工作面钻孔的瓦斯涌出规律和有效抽采半径进行了模拟分析,并进行了现场实测验证。结果表明:有效抽采半径随着抽采时间的推进不断增大并最终趋于恒定值,整体呈正指数函数关系;瓦斯预抽率随着与钻孔距离的增加而不断减小并最终趋于恒定值,整体呈负指数函数关系;数值模拟和现场实测结果较为一致,钻孔有效抽采半径略大于15 m,现场每间隔30 m布置1个钻孔可大大提高煤层瓦斯抽采效果。     

瓦斯有效抽采半径影响因素的数值模拟研究

抽采半径测量不当会造成瓦斯事故的发生,因此准确计算有效抽采半径具有重要意义。为了研究相关因素对瓦斯有效抽采半径大小的影响,以瓦斯渗流理论为基础,根据达西定律和质量守恒定律,利用COMSOL Multiphysics数值模拟软件建立考虑煤岩变形控制方程的气固耦合数学模型。以阳泉矿区XY煤矿3~#煤层为例,通过提出压力差提高比的概念对比分析抽采负压和瓦斯压力的大小,并进一步通过数值模拟方法得出抽采负压、抽采时间和钻孔半径的大小对有效抽采半径的影响规律。结果表明,抽采负压对有效抽采半径的影响不大,有效抽采半径随着抽采时间和钻孔半径的增加而增大。     

基于COMSOL Multiphysics的瓦斯有效抽采半径的研究

针对鹤煤十矿的地质条件和瓦斯赋存情况,根据煤岩体变形理论与煤层瓦斯流动理论和煤层瓦斯一系列的假设,建立有关钻孔抽采煤层瓦斯流动气固耦合数学模型,通过COMSOL Multiphysics对抽放条件下瓦斯在煤体中的流动进行了气固耦合模拟分析,利用模拟结果得到该煤层的有效抽采半径在3个月的时间内为2.5 m,进而对现场瓦斯抽采提供理论支持,避免现场工作的盲目性,减少工程量。     

基于数值模拟的钻孔抽采影响半径测试研究

为了解决抽采影响半径现场测试工作量大、耗时长的问题,结合煤层赋存条件和现场抽采情况,建立了煤层瓦斯抽采基本模型,通过数值模拟试验研究了抽采影响范围随时间的变化关系,得到了抽采周期对应的抽采影响半径。经压降法验证,数值模拟测试结果较为可靠。     

基于流固耦合的瓦斯抽采半径数值模拟研究

快速准确考察钻孔有效抽采半径一直是煤矿瓦斯高效防治的难题之一,常规数值模拟方法因未贴合真实抽采状态,模拟结果往往存在较大偏差.本研究基于瓦斯吸附、解吸特性和可压缩性,重点分析抽采时煤体的有效应力与孔隙率、渗透性的关系,对瓦斯流动综合偏微分方程进行修正,建立了流固耦合的偏微分控制方程组,随后借助COMSOL Multip...     

钻孔抽采过程中有效抽采半径变化规律数值模拟

根据煤层瓦斯流动方程、煤体变形方程以及孔隙率渗透率变化方程建立钻孔抽采耦合数学模型,通过COMSOL Multiphysics对原始瓦斯压力1.5 MPa和瓦斯压力下降到1 MPa钻孔抽采过程中瓦斯压力变化和渗透率变化规律进行模拟,利用模拟结果得到煤层在瓦斯抽采过程中钻孔有效抽采半径的变化规律。     

黄陵二号煤矿顺煤层瓦斯有效抽采半径数值模拟

利用在煤岩体孔隙、裂隙内的瓦斯流动,建立符合黄陵二号煤矿的顺层钻孔抽采渗流模型,并利用COMSOL Multiphysics模拟了瓦斯在煤体内部运移规律,得出合理的钻孔抽采瓦斯有效半径,并考虑到不同的抽采负压、渗透率造成的影响,为以后瓦斯抽采工作提供了重要依据。     

不同瓦斯压力条件下钻孔有效抽采半径的模拟分析

本文通过COMSOL Multiphysics对模拟原始瓦斯压力1.5MPa和瓦斯压力1MPa钻孔抽采过程中钻孔有效抽采的变化,说明不同区域钻孔有效抽采半径的不同,以此为不同区域的钻孔布置间距的确定提供依据。     

钻孔瓦斯抽采有效半径渗流-热相似数值模拟

钻孔瓦斯抽采有效半径直接关系到矿井安全生产、瓦斯治理投入、资源的合理利用等多个重要方面,通过ANSYS数值模拟渗流-热相似分析模块对新丰煤矿3种透气性环境下的抽采半径及其相关规律进行研究,发现钻孔抽采在三维空间中存在差异,各个方向上并不完全一样,抽采有效范围内煤层瓦斯压力与抽采时间成严格的负指数关系,煤层透气性系数的提高能成倍的缩短极限抽采时间并增大抽采有效半径,矿井在瓦斯治理与利用过程中应以提高煤层透气性系数为主,这样既可以首先对煤层进行消突,又可以增大抽采有效半径,还可以缩短抽采时间,一举多得。     

基于COMSOL Multiphysics的超长钻孔瓦斯抽采数值模拟研究

利用COMSOL Multiphysics对马兰矿南5采区9#煤层采用的千米钻孔煤层预抽瓦斯来掩护集中回风巷掘进的工程,进行瓦斯抽采钻孔深度不同、抽采负压不同、抽采时间不同条件下瓦斯压力分布规律和抽采瓦斯总量的数值模拟研究。得出结论:瓦斯抽采初期,瓦斯抽采重点区域在径向距离较小以及钻孔较浅区域,随着抽采时间的增加,瓦斯抽采重点区域向径向距离较大以及钻孔深处转移;钻孔深度越大,瓦斯抽采难度越大,适当提高瓦斯抽采负压能够有效提高钻孔深处瓦斯抽采效率;抽采负压为13 k Pa,钻孔总深度为600 m时,抽采瓦斯有效时间为500 d左右;抽采负压为13 k Pa,钻孔总深度为700 m时,抽采瓦斯有效时间为600 d左右。     

瓦斯有效抽采半径影响因素研究

为了研究瓦斯有效抽采半径影响因素,测定了煤层透气性系数、煤层瓦斯吸附常数、煤的坚固性系数和煤的工业分析等煤层瓦斯基本参数,建立了均质煤层单孔抽采模型,采用COMSOL数值模拟软件,模拟了不同抽采时间下瓦斯压力变化规律、不同孔深和抽采时间下瓦斯压力变化曲线。研究为类似矿井瓦斯有效抽采半径的设计提供理论基础。     

顺层钻孔抽采煤层瓦斯有效影响半径数值模拟及应用

确定钻孔有效抽采半径是煤矿瓦斯安全高效抽采的关键,本文结合实际矿井的基础参数资料,利用流体力学软件Fluent,通过软件内置的多孔介质模型,对流场区域添加用于表征多孔介质性质的阻力参数来实现对流体在多孔介质中的流动过程的模拟。结果表明:1该工作面的理论有效瓦斯抽采半径约为1.9m,该工作面的抽采间距可设计为4m;2煤层渗透率改变影响瓦斯运移的阻力的变化,从而能大幅影响煤层内瓦斯的运移速度,而抽放负压通过影响瓦斯运移的动力,在一定程度上也会影响钻孔瓦斯流量;3模拟结果与试验结果具有很好的统一。     

瓦斯抽采半径确定的数值模拟研究

为了研究钻孔抽采过程中煤层瓦斯的运移规律以及确定合理的抽采半径,基于煤体孔隙-裂隙双重介质的结构模型,建立了考虑吸附解吸的受载含瓦斯煤体瓦斯流动耦合方程。并实测鹤壁三矿二1煤层数值计算所需相关参数,采用COMSOL-Multiphysics数值模拟软件对钻孔周围的煤层瓦斯流动进行数值计算模拟,得到不同抽采时间内的有效半径,并根据模拟结果探讨了抽采负压对抽采效果的影响。最后通过模拟流量数据与现场实测流量数据的比较,两者结果基本一致,从而验证了数值模拟结果的正确性。     

钻孔抽采有效半径数值模拟及现场考察研究

为了确定10410掘进工作面钻孔抽采有效半径,在煤层瓦斯流动理论和弹性力学的基础上,建立含瓦斯煤流固耦合模型。通过对COMSOL Multiphysics软件进行二次开发建立抽采钻孔模型。并利用钻屑解吸指标法进行现场实测考察,两者结果基本一致,验证了数值模拟的可靠性。     

基于COMSOL的钻孔有效抽采半径影响因素探究

采用COMSOL数值模拟的方法,定量地研究抽采时间、钻孔直径、抽采负压、煤层透气性系数与钻孔有效抽采半径的关系,结果表明钻孔直径和抽采负压对有效抽采半径影响较小,抽采时间和煤层透气性系数对有效抽采半径影响较大。     

基于COMOSOL的顺层钻孔有效抽采半径的数值模拟

为了能够准确地确定顺层瓦斯抽采钻孔的有效抽采半径,以煤层瓦斯赋存及瓦斯流动理论为基础,根据达西定律和质量守恒定律,以钻孔周围煤体瓦斯流动场为研究对象,建立了顺层瓦斯抽采钻孔的瓦斯流动方程,并以沁新煤矿为例,利用COMOSOL软件对抽采钻孔在不同的抽采负压和抽采时间下的瓦斯流动方程进行了数值模拟,确定出了合理的抽采负压、抽采时间及有效抽采半径。     

顺层钻孔瓦斯抽采半径数值模拟研究与应用

基于达西定律建立了煤层气固耦合数学模型,根据煤层瓦斯基本参数,模拟计算出泰来煤矿9号煤层在满足一定抽采率条件下抽采时间与有效抽采半径的关系。根据泰来煤矿9号煤层抽采时间与有效抽采半径的关系,将3 m抽采半径应用到了该矿69203工作面第1循环。通过效果检验,该段煤层残余瓦斯含量、残余瓦斯压力均已降至临界值以下,并且保证了有效抽采率,取得了良好的应用效果。     

不同数量钻孔瓦斯抽采有效区域数值模拟分析

为了研究钻孔数量对煤层瓦斯压力及有效抽采区域的影响,采用三维数值模拟方法,计算并分析了单排不同数量钻孔抽采条件下煤层瓦斯压力及有效抽采区域的空间分布特征。结果表明：煤层瓦斯压力变化具有显著的时空响应特征,抽采初期钻孔数量对抽采半径之外的煤层瓦斯压力影响较小,但随抽采时间的增加,钻孔数量对其影响逐渐显现,抽采影响半径增大,瓦斯压力下降趋势加大;钻孔有效抽采区域空间分布形态及其范围受到钻孔数量与抽采时间的影响;有效抽采区域体积与抽采时间基本呈y=ax^b函数关系,且钻孔有效抽采区域体积与钻孔数量并未呈线性关系;在瓦斯抽采过程中钻孔之间会产生叠加效应,随抽采时间的增加叠加效应更加明显。