基于动态流固耦合模型的瓦斯抽采半径及孔间距研究

为了确定瓦斯抽采半径和钻孔布置间距,基于上覆岩层压力、地应力、煤层瓦斯压力的分布情况,同时考虑煤体剪胀性对于煤体孔隙率、渗透率动态变化方程的影响,建立了关于钻孔瓦斯抽采的渗流动态流固耦合模型。基于所得渗流流固耦合模型,将其嵌入到Comsol Multiphysics进行模拟计算,同时利用11528工作面进行的单孔和多孔的瓦斯抽采试验进行现场验证。研究结果表明:沿直线布置的抽采钻孔的瓦斯压力变化主要沿着该直线降低,沿着三角形顶点布置的钻孔瓦斯压力降低范围充满整个半圆面;单孔瓦斯抽采半径为2.05 m,双孔抽采和布置在一条直线多孔抽采布控间距为单孔抽采半径的1.8倍;布置在三角形顶点的多孔抽采布控间距为单孔抽采半径的1.6倍。     

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。     

基于瓦斯含量的顺层孔抽采半径测定

在谢桥矿6煤层,提出了基于测定煤体瓦斯含量的瓦斯有效抽采半径测定方法。该方法分析抽采前原始瓦斯含量与抽采后的残余瓦斯含量,参考《防治煤与瓦斯突出规定》,确定钻孔的有效抽采半径。实践证明,在谢桥矿6煤层瓦斯含量法测定钻孔抽采半径可行。考察结果表明,抽采后钻孔的残余瓦斯含量低于4.6 m~3/t,可以认为这个钻孔位于有效抽采半径内。     

顺层钻孔抽采煤层瓦斯固气耦合模型的建立与应用

将煤体看作双重孔隙单渗透率的特殊多孔介质,考虑煤层变形引起的孔隙率及渗透率变化,瓦斯的渗流扩散及吸附瓦斯解吸过程,建立了煤层瓦斯抽采固气耦合数学物理模型。利用COMSOL软件,模拟研究了钻孔抽采过程中煤层瓦斯的运移规律。研究结果表明:煤层中某一位置的渗流速度变化曲线会随着其与钻孔距离的变化而变化,距离钻孔越远渗流速度达到最大值所用的时间越长,渗流速度最大值也越小。研究结果对治理煤层瓦斯具有重要意义。     

基于叠加效应顺层瓦斯抽采布孔间距优化研究

针对顺层瓦斯抽采钻孔布孔间距存在的盲从性与模糊性等问题,通过数值模拟软件,研究分析相同布孔间距和不同布孔间距条件下受抽采叠加效应影响煤层瓦斯压力变化,并推导布孔间距与单钻孔抽采半径的关系式,以此确定合理布孔间距。结果表明：受抽采叠加效应影响,相邻钻孔内测瓦斯压力低于外侧同距离处瓦斯压力;随布孔间距的增加,相同位置处受抽采叠加影响逐渐减弱;以某矿M12煤层11122运输巷为考察地点,得出120 d的预抽期有效抽采半径为2.2 m,多孔抽采的布置间距为4.4～6 m,并验证了布孔间距与单钻孔抽采半径关系式的正确性,为现场瓦斯抽采治理提供一定的理论依据。     

煤矿顺层钻孔瓦斯抽采合理布孔间距研究

为确定顺层钻孔瓦斯抽采合理布孔间距,基于实际煤层赋存条件,采用压降法对钻孔抽采半径进行试验研究。通过Comsol Multiphysics数值模拟软件建立三维抽采钻孔模型,根据单孔模拟结果,得到了钻孔的抽采有效半径r、抽采影响半径R的变化规律,与压降法实测结果高度吻合,验证了三维模型的可靠性。通过分析钻孔周围瓦斯流态及抽采叠加效应的作用机理,模拟研究不同布孔间距下的瓦斯抽采效果,得到顺层瓦斯抽采合理的布孔间距为:2r≤L≤R。在实际瓦斯抽采工作中可根据矿井采掘计划,确定合理的布孔间距,在降低抽采成本的同时确保矿井安全生产。     

瓦斯抽采半径及合理布孔间距测定

马家田煤矿21064工作面采用顺层钻孔抽采瓦斯作为区域防突措施.为了给瓦斯抽采钻孔的布置提供理论依据,需要确定瓦斯抽采半径以及合理的布孔间距.布孔间距是由瓦斯抽采钻孔有效半径决定的,采用压降法和示踪气体法测试抽采影响半径,采用压降法和流量法计算有效抽采半径.现场3组抽采观测孔连续采集50 d的钻孔瓦斯抽采参数,绘制了参...     

顺层钻孔瓦斯抽采流固耦合模型及数值模拟应用研究

基于构建的顺层钻孔瓦斯抽采流固耦合模型,利用COMSOL模拟软件,结合某矿3901工作面的实际情况,开展本煤层顺层钻孔不同瓦斯抽采时间、钻孔间距的数值模拟研究。结果表明,有效抽采半径随着抽采时间的增加先快速增加后逐渐变缓,有效抽采半径与抽采时间呈对数函数关系,当抽采时间超过180 d时,抽采时间对有效抽采半径的影响较小,考虑采掘接续确定该工作面合理的抽采时间为180 d;抽采钻孔间距对煤层瓦斯压力的下降和抽采效果影响显著,布孔间距越小钻孔之间瓦斯压力下降幅度越明显,为了有效避免了“空白带”和抽采的无效叠加,结合3901工作面的实际情况,确定瓦斯抽采180 d后最合理的钻孔间距为6 m。     

顺层钻孔瓦斯抽采半径确定及抽采效果考察研究

针对河南九里山单一突出煤层特点,利用COMSOL Multiphysics软件模拟计算顺层钻孔瓦斯抽采半径,确定钻孔的布置间距,并对瓦斯抽采效果进行考察.研究结果表明,根据数值模拟结果确定1061工作面顺层钻孔的瓦斯抽采时间不小于6个月时,排放间距为1.5m;对瓦斯抽采效果进行考察,累计瓦斯抽采量为861.4万m3,抽采率达61.5％,残余瓦斯含量计算值和实测值、钻屑量S和钻屑瓦斯解吸指标△h2均小于《防治煤与瓦斯突出规定》或该矿区规定的临界值.     

顺层钻孔抽采半径优化与研究

针对经坊煤业煤层瓦斯赋存情况,为统筹考虑打钻成本,避免不必要的浪费,在保证工作面瓦斯抽采达标的情况下,用相对压力指标的测定方法测定了顺层瓦斯钻孔抽放半径。通过在煤层打一排测压孔并安设压力表,来记录原始压力,再进行抽放。观察各测压孔瓦斯变化情况,压力下降到稳定压力10%以上的钻孔为抽放影响范围内钻孔,将距抽放钻孔最远的一个抽放影响范围内钻孔到抽放钻孔的距离视为影响抽采半径。通过试验,经坊煤业3~#煤层?113 mm钻孔,抽放时间为180d时,有效抽采半径为2.0m,钻孔间距由3m变为4m。     

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。     

压力指标法测定顺层钻孔有效抽放半径研究

为了测定申家庄煤矿顺层钻孔在合理抽采时间内的有效抽放半径,将瓦斯压力作为测定考察指标,利用灰色关联度分析验证有效压力降低钻孔,并利用曲线拟合抽放半径与抽放时间的关系。结果表明:当抽放钻孔为Ф94 mm时,合理抽放时间为60 d的有效抽放半径为5.5 m。     

本煤层顺层钻孔抽放影响半径的测定研究

为了测定顺层钻孔的抽放影响半径,指导矿井的瓦斯抽放和消突工作,将钻孔瓦斯流量作为考察指标,在寺家庄矿15号煤层进行测定研究,结果表明:瓦斯流量法易于考察,能够快速、准确地测定出本煤层顺层钻孔的抽放影响半径。     

层理性地层钻井稳定性分析模型

针对钻井工程常遇的层理性地层,以应力张量坐标转换关系和井孔应力集中方程为基础,引入弱面剪切滑动和岩体Mogi-Coulomb双强度准则,建立了分析层理性地层井壁稳定性的模型。对含层理弱面的典型油气储层中钻井的合理钻井液密度和安全钻井方向进行研究,结果表明:层理面的存在加剧了井壁围岩的破坏,且改变了围岩破坏的位置;水平井坍塌压力随着钻井方向变化而连续性变化,其在特定钻井方向取得最小坍塌压力;斜井取得最小坍塌压力的方位与层理面在空间中并不垂直,空间中关于主平面对称的斜井破裂压力相同;既可获得较大钻井液安全压力窗口又可取得较小坍塌压力的方向为优选钻井方向,在钻井液压力窗口变化大的倾向上钻井需严格控制钻井轨迹曲线。     

王坪矿顺层瓦斯钻孔有效抽采半径的确定

为了提高本煤层顺层钻孔预抽瓦斯的效率,基于顺层钻孔抽采瓦斯的原理,以王坪矿8308工作面为工程背景对顺层钻孔的有效抽采半径进行了现场实测研究。试验结果表明,顺层钻孔抽采影响范围在前期随着抽采时间的延长而增加,但后期随着抽采时间的延长影响范围不再变化,顺层钻孔有效抽采半径为2.0m相似文献   

平行层理方向钻孔有效半径测试研究

为优化抽放效果、提高抽采效率,在理论分析的基础上,探索煤层钻孔瓦斯压力和瓦斯流量变化关系,得到钻孔平行层理方向瓦斯压力分布图,提出预测抽采钻孔有效影响半径的方法。以上社煤矿实际情况为例,先进行瓦斯抽采半径的压降测定,为避免多个测压孔之间相互影响,仅打一抽放孔和一测试孔,并用流量法对有效半径进行验证。     

顺层抽放钻孔垂向偏移规律研究

通过分析发现顺层抽放钻孔在垂直方向的偏斜受多种因素的影响,虽然钻杆自身弯曲变形导致钻孔向下偏移,但钻头前方煤体力学模型以及钻孔内残留钻屑将导致钻孔轨迹向上偏移,综合表现为钻孔在垂直方向上偏移,在煤矿井下的现场实验和考察也验证了这一分析结果。     

五轮山煤矿顺层钻孔瓦斯抽采半径研究

以五轮山8~#煤层为研究对象,分别采用含量法与流量法对8~#煤层进行顺层钻孔瓦斯抽采半径测试研究。结果显示,经过5个月的测定,含量法测定的顺层钻孔有效抽采半径为0.31～0.93 m,顺层钻孔抽采影响半径为0.81～1.70 m;流量法测定的顺层钻孔有效抽采半径为0.685～1.002 m。经过综合分析后,最终确定五轮山煤矿8~#煤顺层钻孔的有效抽采半径为1.00 m。     

顺层钻孔封孔方法改进与实践

通过对8101工作面顺层抽采钻孔的抽采效果分析,发现封孔质量不好时导致抽采效果不佳的原因。在原有抽放封孔方法的基础上进行改进,提出了聚氨酯全段封孔、在聚氨酯全段封孔的基础上对煤体周围裂隙进行注浆封闭,以及聚氨酯速凝水泥结合的3种封孔方案,并进行了现场试验。结果表明,采用聚氨酯速凝水泥封孔能有效的提高顺层钻孔的抽采参数,优于其他2种封孔方案,而对煤体周围裂隙注浆封闭并不能有效提高抽采效率,最后对其原因进行了简要的讨论。