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。     

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。     

顺层钻孔瓦斯抽采半径的关键影响因素数值模拟研究

为考察顺层钻孔设计参数的差异对瓦斯抽采半径的影响,采用COMSOL数值模拟研究瓦斯抽采半径在不同钻孔布置方式和设计参数下的影响规律。研究发现,消突区域随着抽采钻孔间距的增大而增大,不同钻孔间隔下的布置方式对抽采效果有较大影响。另外,消突区域直径随着钻孔直径的增大也逐渐增大,相比单个顺层钻孔,钻孔耦合时,钻孔直径的变化对瓦斯抽采效果影响不大,因此在顺层多孔耦合的条件下,通过增大钻孔直径的方法来扩大消突区域是不可行的。随着抽采时间的延长,顺层、多孔耦合钻孔的消突区域逐渐增大,其消突区域有一个阈值,一段时间后,再继续抽采瓦斯已经没有效果。随着抽采负压的增大,钻孔抽采影响半径有小范围增大,但增大的幅度远远小于抽采负压的增大幅度,直到稳定在某个定值上。随着抽采时间的增加,顺层钻孔单孔的抽采瓦斯流量逐渐降低,且降低的幅度逐渐减弱,最终逐渐靠近于某一个定值。单孔瓦斯流量与抽采时间之间呈现指数关系,并对此结论进行现场验证,研究结果对煤矿顺层瓦斯抽采钻孔设计具有一定指导意义。     

本煤层分段水力造穴钻孔抽采半径考察试验研究

针对本煤层分段水力造穴钻孔抽采半径定义不明确、难以确定的问题,以古城煤矿3号煤层为背景,开展本煤层分段水力造穴钻孔抽采半径考察现场试验研究,结合不同试验钻孔的瓦斯抽采流量现场监测,运用瓦斯储量法考察了本煤层分段水力造穴钻孔和普通钻孔的抽采半径,获得了不同类型试验钻孔的抽采半径时变规律以及本煤层分段水力造穴对瓦斯抽采半径的扩大作用。结果表明:①在相同抽采时间内,前进式本煤层分段水力造穴钻孔和后退式本煤层分段水力造穴钻孔的抽采瓦斯纯量平均值分别是普通钻孔的3.08倍和3.79倍,抽采半径分别是普通钻孔的2.14～5.62倍和2.58～5.88倍,本煤层分段水力造穴钻孔能够显著提高钻孔瓦斯抽采纯量,有效扩大钻孔瓦斯抽采半径,且后退式本煤层分段水力造穴钻孔的扩大作用更加显著;②普通本煤层抽采钻孔和本煤层分段水力造穴钻孔的瓦斯抽采半径均具有时变特性,即抽采半径随着抽采时间的延长而相应扩大,并逐渐趋于某一极限值;抽采240 d后,普通钻孔的抽采半径基本达到极限,60 d内仅增长了0.01 m左右,钻孔瓦斯流量逐渐衰竭,而本煤层分段水力造穴钻孔的抽采半径仍能随时间延长而有效增长,瓦斯流量仍保持稳定,...     

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1.5 m,现场每间隔3.0 m布置1个钻孔可大大提高煤层瓦斯抽采效果。     

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。     

本煤层瓦斯抽采钻孔有效半径分布规律研究

为了研究本煤层瓦斯抽采钻孔周围有效半径的分布规律,运用钻孔周围煤层瓦斯流动的连续性方程、理想气体状态方程、气体运动方程和瓦斯含量方程,建立本煤层顺层钻孔周围瓦斯压力分布规律数学模型。在煤层施工瓦斯抽采钻孔,现场测定不同钻孔深度的抽采负压,分析孔深和抽采负压的数学关系。最后建立钻孔周围瓦斯压力沿孔深的变化关系式,研究瓦斯抽采钻孔周围有效抽采半径的分布规律。发现抽采负压随着孔深的增加呈线性递减,钻孔有效抽采半径随着孔深的增加也呈现出递减的趋势。     

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。     

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。     

竹林山矿顺层钻孔抽采间距的确定

为了高效、低成本地抽采煤层中的瓦斯,运用理论计算和现场测试两种方法对钻孔抽采的影响范围进行了研究。研究结果表明,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。现场基于钻孔瓦斯压力的变化,通过分析不同抽采时间下钻孔有效抽采半径,确定了预抽60d有效抽采半径为2.5m,为竹林山煤矿瓦斯治理提供了参考。     

高低压混合抽采对抽采负压的影响

为分析高低压混合抽采对抽采负压的影响,以更好的指导矿井生产过程中瓦斯抽采,将抽采负压作为参考指标,采用对比分析的方法,在资江煤矿进行测定研究,结果表明:高低压分离抽采时,钻孔孔口负压平均11.14 kPa,较高低压混合抽采提高了9.28倍;地面泵负压平均70.25kPa,较高低压混合抽采提高了3.42倍。     

南山煤矿瓦斯抽放参数的研究

根据南山煤矿瓦斯抽放的实际条件,进行了瓦斯抽放参数分析(主要包括钻场的钻孔数量与抽出量及预抽时间与抽放量关系分析),得出了南山煤矿瓦斯抽放最优参数,对提高煤矿瓦斯抽放效果具有实际意义。     

煤矿瓦斯抽放技术

通过矿井瓦斯抽放,可降低矿井瓦斯涌出量和回采空间中的瓦斯体积分数,从而达到矿井安全生产的目的,对环境的保护具有至关重要的作用。主要阐述了矿井瓦斯抽放的技术与方法,各类瓦斯抽放方法的实用条件及抽放率,瓦斯抽放的工艺设备等问题。     

采动区瓦斯地面井抽采影响范围及流量变化规律研究

为解决煤矿采动区地面井布置间距目前大多依靠工程经验获得而缺乏科学理论根据的问题,采用COMSOL Multiphysics数值模拟软件建立了计算采动区地面井抽采瓦斯纯流量和瓦斯压力分布的三维数值模型.以岳城煤矿相关物性参数计算出符合实际情况的煤岩渗透率、孔隙率及瓦斯质量源项,以此为基础进行数值模拟.模拟分析结果表明,在...     

主焦煤矿21141采面高位抽放设计优化研究

论述了高位钻孔瓦斯抽放技术原理,给出了冒落带厚度和裂隙带高度的确定方法,对高位钻场和高位钻孔进行了合理设计,采用独立抽放系统进行高负压抽放,并在实践中优化高位钻场和钻孔瓦斯抽放参数,取得了理想的抽放效果,保证了采面的安全高产.     

基于坑内排水的露天矿疏干排水模式可行性研究

以刚果（金）SCM铜钴矿为研究背景,采用物探方法对原迪马矿区排水工程和SCM强排工程的水文地质情况进行动态监测。监测结果表明受地质构造影响,矿区存在两大主径流带,分别为M坑东北部主径流带和D坑北部主径流带,由此提出矿区构造控水理论;主径流带地下水动力场最强的层位为RSC,其含水介质结构为以溶缝为纽带、将不同级别的溶孔、溶洞串联起来构成的岩溶含水系统,底部具有明显隔水边界;地下水以管道流为主,渗流为辅。含水层之间联系密切,地下水渗透阻力小,坡度缓,连通性好,下部含水层排水,能起到降低不同含水层水位效果,说明以坑内排水为主,疏干井为辅疏干模式是行之有效的;坑内排水条件下造成上部土质边坡内部的基质吸力对边坡稳定有利,进一步验证了坑内排水模式的可行性和优越性。     

发耳矿井瓦斯抽采半径的测定

为了提高抽采瓦斯钻孔的抽采效果,根据发耳矿井的现场测试,通过观察距穿层抽采钻孔不同距离的压力观测钻孔的瓦斯压力,利用瓦斯压力指标、瓦斯抽采率指标和灰色关联分析法相结合的方法进行分析,最终确定了7#煤层的瓦斯抽采有效半径,为突出工作面采掘工作前的预抽提供一定理论依据。     

浅谈瓦斯抽排巷施工优化

目前,大部分瓦斯抽排巷(以下简称抽排巷)为非永久性巷道,使用年限在1年左右,待采煤工作面回采完毕后,基本上都被封闭、报废,然而,抽排巷均较长(随采面长度变化),一般设计长度为1 000~3 000m不等。针对抽排巷的特点,总结了施工过程中的几点优化,以达到快速掘进的效果。     

瓦斯预抽快速启封密闭应用研究

高瓦斯、突出矿井密闭内的瓦斯是安全启封的重大威胁,通过在李村煤矿对永久封闭巷道启封前应用瓦斯预抽,降低密闭内的瓦斯浓度,有效提高了启闭的安全性,对启封密闭具有重要的借鉴意义。     

瓦斯抽放系统在鸡西矿业集团东海煤矿的应用

介绍了东海煤矿瓦斯抽放系统在采掘工作面的应用经验,采煤工作面瓦斯治理主要综合抽放方式为邻近层抽放、采空区抽放、本煤层抽放及局部抽放掘进工作面瓦斯。