钻孔抽放煤层瓦斯运移规律研究

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。     

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。     

钻孔预抽煤层瓦斯运移规律研究

为了研究钻孔预抽煤层瓦斯运移规律,首先采用分源预测法,对某煤矿工作面瓦斯进行预测,得出回采工作面瓦斯涌出以开采层瓦斯涌出为主。分析了瓦斯抽放可行性和未卸压瓦斯抽放难易程度,确定该矿煤层为可以抽采煤层。然后,采用Fluent数值模拟软件分析了不同抽采时间的抽采影响范围。研究得出:钻孔抽采负压对煤层抽采半径的影响不大;抽采时间和钻孔直径对煤层的抽采影响较明显。研究为煤矿瓦斯抽放钻孔参数设置提供了理论指导。     

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。     

高瓦斯厚煤层综放面瓦斯抽放方法分析及数值模拟

以现有研究成果为基础,通过理论分析、现场实测、计算机数值模拟等手段,运用流体力学、弹塑性力学等理论基础进行运算和推导,对厚煤层综放面的瓦斯抽放方法进行了研究。在分析综放面瓦斯涌出特点和采空区瓦斯运移规律基础上,根据山西晋城永安煤矿实例,建立了煤层顶板上覆岩层移动的数值模型,确定了顶板瓦斯抽放钻孔布置的最佳位置和合理参数,设计出合理的瓦斯抽放方案。     

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。     

井下预抽瓦斯定向长钻孔的合理性参数研究

提高煤层的瓦斯抽放效果,是个重要课题.根据某矿煤层的赋存条件和瓦斯流动的数值模拟,利用合理布置钻孔、选择钻孔参数以及定向技术来提高本煤层瓦斯抽放率的实验研究,对国内煤层井下定向钻孔瓦斯抽放工艺确有借鉴意义.     

穿层钻孔抽放煤层瓦斯数值模拟研究

矿井瓦斯抽放是解决煤矿瓦斯问题、提高资源使用效益、确保煤矿安全生产的一种有效方法。为合理安排矿井抽掘采接替关系,确定穿层钻孔抽放参数,根据煤层瓦斯流动理论、质量守恒方程、真实气体状态方程、气体压缩系数方程,并以朗格缪尔方程作为吸附瓦斯解吸的数学规律,建立了穿层钻孔抽放煤层瓦斯数学模型,采用有限差分数值方法编制了计算程序,以全隐式格式确保计算过程的稳定性,根据实测煤层瓦斯参数进行了数值模拟计算,获得了穿层钻孔抽放条件下钻孔周围瓦斯压力分布情况以及钻孔有效抽放半径等抽放参数。分析表明,低透气性煤层抽放钻孔周围容易形成较高的瓦斯压力梯度,且在有限的抽放时间内有效抽放半径较小。数值模拟结果与现场实践基本一致。     

下行通风瓦斯运移规律及瓦斯抽放技术研究

采用RFPA2D数值模拟软件对东庞矿21101工作面煤层顶板冒落规律及裂隙特性进行了数值模拟,利用模拟结果分析采空区顶板产生裂隙、断裂、冒落和离层情况及其变化规律。采用Fluent数值模拟软件对下行通风工作面采空区瓦斯运移及分布规律进行了模拟研究。在此基础上对21101工作面高位钻孔参数进行了优化设计,并对抽放效果进行了考察分析。验证了下行通风工作面瓦斯运移规律研究的准确性及高位钻孔设计的合理性。     

石壕煤矿顺层钻孔瓦斯抽放流场模拟与优化

以石壕煤矿S1632工作面的煤岩层瓦斯赋存参数为基础,建立了顺层钻孔瓦斯抽放数值模拟模型,分别对不同抽放时间的单个顺层钻孔、不同间距的多个顺层钻孔抽放瓦斯后的煤层瓦斯压力分布进行了模拟,模拟结果显示:抽放时间6个月,抽放钻孔布置间距6～8 m时较为合理,并对石壕煤矿S1632工作面顺层抽放参数进行了优化。     

顺层钻孔抽采影响范围叠加效果模拟研究

为了更加合理地对瓦斯抽采系统进行布置,对煤层瓦斯抽采过程中有效抽采半径、瓦斯运移规律以及钻孔之间的相互影响进行研究,采用COMSOL数值模拟软件,对单钻孔与双钻孔的钻孔瓦斯抽采情况进行对比,从煤层瓦斯压力的分布、抽采达标时间与钻孔瓦斯流量等方面进行对比分析。研究得出:随着抽采钻孔间距的减小,在同样的抽采时间内,钻孔周围瓦斯压力也逐渐降低;当钻孔的间距变小时,钻孔瓦斯抽采达标的时间也就越短,而且瓦斯减小的幅度也越大;在刚开始进行瓦斯抽采时,瓦斯流量下降率较大,但是随着抽采时间的增加,慢慢趋于稳定。     

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。     

基于COMSOL Multiphysics模拟的瓦斯抽采钻孔合理间距研究

为考察坪上煤业主采3号煤层的合理抽采钻孔间距,利用瓦斯在煤层中的运移和渗流规律,结合实测煤的参数条件,在相同的抽放负压、抽放时间等影响条件下,运用COMSOL Multiphysics有限元软件模拟了不同钻孔间距时所抽煤层在抽采时间为400 d时钻孔影响范围内煤体瓦斯含量变化规律,得出了满足抽采时间条件下的合理钻孔间距为5 m。结合矿井2305（上）回采面巷道内开展了不同钻孔间距实测,在相同的瓦斯地质参数及抽采系统条件下,连续抽采且观测时间达到400 d时各钻孔的瓦斯抽采纯量和钻孔浓度变化。确定了在抽采时间达到400 d时,抽采钻孔间距为5 m时的钻孔瓦斯浓度为35%、流量为0.04 m3/min,受抽采系统影响明显;而间距在6 m的钻孔的流量和浓度仍保持自然衰减特征。模拟和现场实测均验证了该矿瓦斯抽采钻孔间距布置以5 m最佳,该研究为实际生产过程中确定合理的钻孔间距提供理论依据,为矿井瓦斯抽采布局及瓦斯治理提供了技术保障。     

顺层钻孔抽采瓦斯影响因素分析

为了研究影响顺层钻孔抽采瓦斯的因素,采用理论分析和数值模拟的方法,分析了煤体有效应力,建立了顺层钻孔抽采三维几何模型,数值模拟了不同抽采时间下顺层钻孔周围瓦斯含量分布情况、不同抽采负压下顺层钻孔周围煤体孔隙率变化规律以及不同钻孔直径下顺层钻孔周围瓦斯含量分布情况。研究为顺层钻孔抽采瓦斯的钻孔设计提供技术支持。     

五阳煤矿低透气性松软煤层瓦斯抽采参数优化数值模拟

煤层透气性低,煤质松软,抽采难度大,抽采率低是目前五阳煤矿瓦斯抽采存在的主要问题,根据煤与瓦斯的耦合作用机理及煤层瓦斯的运移规律,深入分析五阳煤矿现有瓦斯抽采系统,利用RFPA2D-Flow建立本煤层瓦斯预抽钻孔数值模型,对比分析回采巷道先抽后采过程中平行钻孔预抽时间、钻孔间距和抽采负压对瓦斯抽采效果的影响,最终确定其合理的抽采参数,提高瓦斯抽采率。     

采动条件下围岩破坏及瓦斯流动规律研究

为了研究采动条件下围岩破坏及瓦斯流动规律,分析了煤层开挖和瓦斯流动卸载模拟分析,采用数值模拟软件,研究了采动条件下上覆岩层垂直变形破坏规律、工作面推进方向上煤层破坏规律以及煤层孔隙率和渗透率变化规律。研究为巷道支护和瓦斯抽采提供了理论支持。