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。     

顺层钻孔瓦斯有效抽采半径测定方法研究

为进一步提高煤层瓦斯有效抽采半径的精准度,实现高效率抽采,分析了建新煤矿4207工作面煤层瓦斯压力、瓦斯含量及抽采负压等参数对瓦斯有效抽采半径的影响,结合数值模拟与现场实测研究了煤层顺层钻孔有效抽采半径。研究结果表明：有效抽采半径与抽采时间呈正相关,随时间的推移不断扩大,但扩大的速率与抽采时间呈负相关,且有效抽采半径存在上限;通过计算百米钻孔瓦斯抽采纯量和自然衰减系数,进一步得到抽采衰减关系,推导出有效抽采半径的公式;通过抽采衰减关系可获得抽采半径为上限值时所使用的抽采时间,并将现场实测与数值模拟结果进行对比,发现二者基本吻合。     

高赋水煤层钻孔有效抽采半径测定技术研究

针对顾北矿4-1煤层顶板围岩高赋水的情况,基于相对压力指标法的原理及方法,通过采取优化钻孔设计、施工注浆孔与测试孔交叉布置等措施,对4-1煤层瓦斯有效抽采半径进行了测定。     

鹤壁十矿顺层钻孔瓦斯抽采有效半径的测定

通过研究抽放瓦斯钻孔有效抽放半径的测定方法,为瓦斯抽放钻孔的布置提供科学依据,提高了防突措施的有效性。选取鹤壁十矿1206下顺槽为实验地点,以瓦斯抽放钻孔的防突机理为指导,合理选择了压力降低法作为实验测定方法进行现场实践。     

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。     

顺层钻孔有效抽采半径实验研究

根据抽采目标即防止瓦斯浓度超限,运用抽采量和抽采时间的关系,结合抽采衰减负指数曲线积分数学修正计算得出抽采钻孔在不同抽采时间下的有效抽采半径,从而可根据工作面推进速度在不同的区域合理优化布置钻孔间距。     

白坪矿煤层瓦斯钻孔有效抽采半径研究

煤层瓦斯钻孔有效抽采半径的确定对于选择合理的布孔间距和预抽煤层瓦斯具有重要意义,采用相对瓦斯压力指标法对白坪矿二1煤层钻孔的有效抽采半径进行了研究。结果表明:相对瓦斯压力指标法测定煤层瓦斯有效抽采半径是一种有效的方法,并依此确定了白坪矿采用孔径为94 mm、抽采时间3个月时,其有效抽采半径为1.41 m,为抽采钻孔的设计提供了科学依据。     

鹤煤八矿顺层钻孔有效抽采半径影响因素分析

抽采半径影响因素很多,现场测试法测试繁琐,难以考虑众多因素。本文针对这一问题建立了描述煤层瓦斯流动瓦斯抽采固-流耦合模型,结合鹤煤八矿实际情况,分析了抽采负压、抽采时间、钻孔孔径等因素对鹤煤八矿顺层钻孔有效抽采半径的影响。研究表明:①钻孔有效抽采半径与抽采时间、钻孔孔径和煤层初始渗透率之间的关系均符合幂指数函数关系;抽采时间越长、钻孔孔径越大、煤层初始渗透率越大,钻孔有效抽采半经越大;②煤层初始渗透率对钻孔有效抽采半径影响很大,抽采时间和孔径对其的影响较大,抽采负压对其的影响基本可以忽略不计,现场可以通过实施增透措施、延长抽采时间、增大孔径以提高瓦斯抽采效果。研究结果对鹤煤八矿顺层钻孔有效抽采半经确定及保障瓦斯抽采效果有着重要的实际指导意义。对不同煤矿可调整物理参数进行模拟,以得到合适的抽采半径。     

余吾矿瓦斯抽采钻孔有效抽采半径的测定

瓦斯抽采钻孔有效抽采半径是煤矿布置抽采钻孔合理间距的重要依据之一,对瓦斯抽采效果具有非常重要的意义。文章通过对比分析几种常用的有效抽采半径考察方法,结合煤矿现场煤层瓦斯赋存情况,采用相对瓦斯压力指标法对余吾矿瓦斯抽采钻孔进行有效抽采半径考察分析,最后得出在瓦斯抽采钻孔接抽90 d时钻孔孔径113 mm、有效抽采半径为1.4 m的结论,为余吾矿瓦斯抽采设计提供了依据。     

顺层钻孔瓦斯抽采半径及布孔间距研究

为合理确定本煤层瓦斯抽采钻孔的布孔间距,通过煤层瓦斯渗流场控制方程、煤体孔隙率和渗透率耦合方程及煤层变形场控制方程,建立了钻孔抽采条件下瓦斯渗流固气耦合数学模型;采用数值模拟计算方法,得出顺层瓦斯抽采钻孔的抽采半径,并推导出瓦斯抽采钻孔布孔间距与单钻孔抽采半径的关系式。以黄岩汇矿15107工作面为应用实例,通过在该工作面进行单钻孔和多钻孔瓦斯抽采试验,求算并验证了抽采半径及布孔间距与抽采半径关系式的正确性,为现场瓦斯抽采提供科学依据。     

压降法测试水力割缝有效影响半径应用分析

水力割缝有效影响半径是确定水力割缝钻孔布置参数以及评价卸压增透效果的重要依据,本文针对压降法测定水力割缝有效影响半径的原理及方法进行了探讨研究,并将该方法应用于平煤八矿进行现场测试.结果表明,压降法测定水力割缝有效影响半径是一种行之有效的方法,对突出煤层实施水力割缝卸压增透、提高瓦斯抽采效果具有重要意义.     

长钻孔分段压裂增透技术在抽采煤层瓦斯中的研究与应用

针对重庆地区地质条件的复杂性,在研究定向长钻孔分段压裂技术装备的基础上,成功在松藻煤矿实施了定向分枝长钻孔分段压裂试验,实现对每个分支孔的单独压裂施工。与该煤矿常规压裂钻孔相比,定向分支长钻孔分段压裂后,平均瓦斯抽采流量提高了7.12倍,平均瓦斯抽采浓度在30%以上,取得了良好的效果,达到了大幅提高煤矿瓦斯抽采效率、缩短抽采达标时间、降低瓦斯治理成本的目的,提升了煤矿的安全水平,为煤矿安全高效生产奠定了基础。     

“三软”低透气性突出煤层有效排放半径测定方法的探讨

详细介绍了测定有效排放半径目前常用的方法、原理及操作步骤。针对"三软"低透气性突出煤层,分别用两种方法进行了有效排放半径的测定。通过对比分析,得出了这两种测定方法在"三软"低透气性突出煤层中运用的优缺点,最终确定了在该煤层中测定有效排放半径比较合理的方法。     

顺层钻孔抽采有效半径影响因素及测定方法研究

基于顺层钻孔抽采瓦斯气-固耦合模型,从煤层赋存参数、抽采参数两个方面分析有效半径影响因素,表明:初始渗透率对有效半径影响最大;其次是初始瓦斯压力,与有效半径成反比关系;抽采时间在很大程度上控制着有效半径,有效半径的测定应与抽时间建立关系。提出以抽采残余瓦斯含量为考察指标的有效半径测定方法,建立有效半径与抽采时间的关系,进而结合具体矿井采-掘-抽接替计划确定有效半径,测定更为普遍适用,该方法在霍尔辛赫煤矿得到了验证。     

考虑扩散-渗流作用的瓦斯流动模型及抽采半径确定

为找到一种能够准确测定低渗松软煤层有效抽采半径的方法,及确定合理的抽采钻孔参数,以煤介质的双重孔隙结构特征以及瓦斯流动理论为基础,根据质量守恒定律、Fick定律以及Darcy定律,建立了考虑扩散-渗流作用的瓦斯流动模型。并以余吾煤业低渗松软的3#煤层为例,将建立的瓦斯流动模型植入到COMSOL中开展计算,得到了抽采钻孔周围瓦斯流动规律及不同抽采时间的有效抽采半径,计算数据与现场测试结果的吻合证实了所建立的瓦斯流动模型的有效性,形成了一种确定低渗松软煤层抽采钻孔附近的瓦斯流动规律及抽采半径的方法。     

煤层顶板瓦斯抽放水平长钻孔的设计与应用

为了更高效地抽放煤层覆岩裂隙及离层的瓦斯,对煤层顶板水平长钻孔的层位选择,参数确定,布置形式,钻场的设计要求,钻机、钻杆、钻头的选择以及钻进工艺参数的合理控制进行了试验研究.试验证明走向长钻孔的抽放效果很大程度上取决于钻孔所处的层位,只要保证钻孔在工作面采空区的裂隙带延伸,并采用合理的钻进工艺参数,尽量延长有效抽放长度和采取有效的抽放参数,就能取得理想的抽放效果.这可以解决上邻近层和采空区的瓦斯抽放问题.     

突出厚煤层交叉钻孔强化抽放快速揭煤技术

为了在有严重突出危险的缓倾斜厚煤层--新安煤田二1煤层实现快速揭煤,采用了交叉钻孔、巷旁隔断截流钻孔瓦斯抽放措施,并结合导硐,研究了石门的快速安全揭煤技术,结果表明这种揭煤技术可以缩短突出危险厚煤层石门揭煤的工期.     

基于钻孔轨迹精确测量的瓦斯抽采钻孔群空白带控制技术

在钻孔施工过程中经常由于钻杆自重、地质条件及钻进工艺的影响,造成钻孔实际成孔轨迹较设计轨迹偏差较大,钻孔的轨迹偏差导致瓦斯抽采钻孔覆盖区域空白带出现,影响瓦斯抽采效果。为掌握瓦斯预抽钻孔空白带分布情况,利用钻孔轨迹测量系统测量瓦斯预抽钻孔的轨迹,轨迹测量系统数据处理后可实现钻孔三维展示,可以从三维空间不同视角观测钻孔在不同方向上的偏移量,为钻孔空白带补孔提供数据支持;根据三维数据及三维成果展示钻孔空白带的分布,进行针对性补孔,提高瓦斯消突准确性,保证矿井安全生产。     

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。