祥升煤业煤层瓦斯抽采研究

祥升煤业为了更加安全有效地开采6号煤层,通过直接测定法测定煤层瓦斯压力,采用相对瓦斯压力指标对6号煤层瓦斯抽采半径进行研究,使用聚氨酯对孔径为75 mm的抽采钻孔进行封孔,并分析各个测试孔的压力变化曲线。结果表明:抽采时间为30 d时,有效抽采半径为3. 34 m;抽采时间为60 d时,有效抽采半径为4. 80 m,为6号煤层瓦斯抽采设计提供了科学依据。     

祥升煤矿6号煤层瓦斯抽采半径现场实测分析

为了测定煤层瓦斯抽采半径,为瓦斯抽采设计及制定煤层防突措施提供指导,以祥升煤矿6号煤层为研究背景,在井下布置了5个瓦斯压力测试钻孔,通过现场实测得到60d的瓦斯压力变化数据,并由此分析得到祥升煤矿6号煤层瓦斯有效抽采半径。通过现场实测表明:抽采30d的有效抽采半径为3.34m,抽采60d的有效抽采半径为4.80m。     

基于瓦斯储量法测定钻孔有效抽采半径

为高效抽采某矿3号煤层瓦斯,需要依据有效抽采半径合理布置抽采钻孔。本文通过比较分析瓦斯压力降低法、示踪气体法、数值模拟法和瓦斯储量法的优缺点,确立了基于瓦斯储量法测定钻孔有效抽采半径,并采用COMSOL Multiphysics对有效抽采半径进行了模拟,结果表明:两种方法测定结果基本相同。采用瓦斯储量法测定的结果:预抽60 d,有效抽采半径为1.95 m;预抽90 d,有效抽采半径为2.37 m;预抽180 d,有效抽采半径为2.80 m.     

基于孔隙-裂隙双重介质模型的抽采合理布孔间距研究及应用

瓦斯抽采钻孔布置间距对矿井瓦斯治理具有及其重要的意义,为提高瓦斯抽采率,利用Comsol数值模拟软件对煤层瓦斯抽采钻孔的有效抽采半径及钻孔布置间距进行了模拟试验,并在现场进行应用验证。结果表明：瓦斯抽采钻孔有效抽采半径随抽采时间的变化曲线符合对数变化规律,抽采时间在30～60 d时抽采半径增长最为迅速,60～120 d增长缓慢,120～180 d趋于稳定,且稳定在2 m;三钻孔叠加抽采效应下的合理钻孔布孔间距应在2.77～5 m;现场考察钻孔最大残余瓦斯压力0.20 MPa,最大残余瓦斯含量1.932 m³/t,均达到瓦斯抽采标准,可以达到瓦斯治理的目的。     

基于压降法测定瓦斯抽采影响半径的研究

为了确定玉溪煤矿3号煤层穿层钻孔合理的瓦斯抽采影响半径,采用压降法进行现场测试。测试结果表明:预抽6 d、9 d、14 d、26 d、33 d的瓦斯抽采影响半径分别1.8 m、2.3 m、2.6 m、3.2 m、3.6 m。对实测值进行回归分析,最终得出玉溪煤矿瓦斯抽采影响半径与抽采时间的关系曲线,为制定煤层瓦斯区域消突措施、合理布置抽采钻孔提供科学的参考依据。     

穿层钻孔瓦斯抽采半径研究

煤层瓦斯压力大、渗透率低等因素增加了瓦斯抽采工作的难度。针对煤层群条件下的穿层钻孔布置问题,以山西某矿为例,通过数值模拟,现场测试方法对瓦斯抽采半径与抽采效果进行了研究。运用COMSOL模拟软件,分析了φ75、φ94、φ113 m直径抽采钻孔与30、60、90、120 d抽采时间条件下的瓦斯压力演化规律。结果表明：φ113 mm直径钻孔的抽采效果最好,但考虑成本因素,最终选取瓦斯抽采钻孔直径为φ94 mm,极限抽采时间为120 d。通过压降法现场测定了山西某矿5^#、8^#、12^#煤层的有效抽采半径随时间的演化趋势。经瓦斯抽采效果评判,消除了矿井煤与瓦斯突出危险性。     

新元煤矿煤层机械造穴钻孔有效瓦斯抽采半径测定

为保障新元煤矿3号煤层钻孔瓦斯抽采效果，需要科学、合理地确定瓦斯抽采参数，而钻孔有效抽采半径是其重要的参数之一，直接关系到预抽钻孔布置和预抽时间的长短。采用残余流量法和初始流量法综合考察，确定了新元煤矿3号煤层机械造穴有效抽采半径。通过现场实测得出，采用残余流量法测试2组机械造穴有效抽采半径分别为3.5、4.0 m;采用初始流量法测定3号煤层在单孔抽出率为45.94%时，抽采60 d后，其机械造穴有效抽采半径为5.55 m。     

瓦斯抽采钻孔有效影响半径测定

预抽钻孔抽采影响半径是瓦斯抽采设计的基本依据,也是瓦斯治理的基础参数。永红煤矿3号煤层为煤与瓦斯突出煤层,矿井采用预抽煤层瓦斯作为区域消突措施,为了获取永红煤矿3号煤层瓦斯抽采影响半径,为3号煤层瓦斯抽采设计提供依据,采用气体压力法测试了3号煤层预抽钻孔瓦斯抽采影响半径,测试结果表明,永红煤矿3号煤层直径为94 mm的预抽钻孔抽采影响半径为2.5 m。根据测试结果,并结合永红煤矿3号煤层平均厚度,建议永红煤矿相邻两个预抽钻孔间距不应大于4.0 m,且应至少布置2排。测试结果为永红煤矿3号煤层区域消突措施的制定提供了重要依据。     

低透高突煤层气相压裂钻孔有效抽采半径的研究

为提高新元煤矿低透高突煤层的瓦斯抽放效果,对瓦斯抽采钻孔进行气相压裂后的瓦斯抽采半径进行了研究。通过理论分析得出,合理布置钻孔间距是提高瓦斯抽采量的有效方式,增加钻孔孔径和抽采负压受到诸多条件的限制。通过现场实测得出,原始钻孔瓦斯流量衰减系数为0.102/d～0.129/d,压裂后变为0.018/d～0.051/d,煤层由难抽采改造成为可以抽采的类型;原始钻孔在抽采60d后,瓦斯抽采半径维持在0.82m左右,压裂后的抽采半径从30d的1.62m逐渐增加到150d的3.52m,压裂后的抽采有效半径提高了2.1～4.3倍。研究将为低透高突煤层矿区的瓦斯抽采工程治理提供借鉴。     

小回沟煤矿本煤层瓦斯抽采钻孔设计研究

随着矿井采掘深度的增加,瓦斯含量及压力也随之变大。瓦斯抽采是治理矿井瓦斯最直接、最有效的手段,而抽采钻孔布置间距又是钻孔设计的重要参数。通过测定,小回沟煤矿2号煤层钻孔瓦斯抽采半径为：抽采30 d为2.22 m,抽采60 d为3.01 m,抽采90 d为3.48 m,抽采120 d为3.80 m。设计抽采钻孔间距为4 m,2204工作面原煤最大瓦斯含量为6.781 1 m³/t,抽采后煤的残余瓦斯含量最大值为5.571 2 m³/t,原煤瓦斯含量降低1.209 9 m³/t。通过优化本煤层瓦斯抽采设计达到降低煤层瓦斯含量的目的。     

软煤层瓦斯抽采半径和钻孔间距的数值模拟研究

为得出软煤层瓦斯抽采有效半径,确定最佳的抽采钻孔间距,基于质量守恒定律、Darcy扩散定律、Langmuir瓦斯吸附方程及Kozeny-Carman渗透率和孔隙率的关系方程,建立了考虑含瓦斯软煤体流变特性情况下的固流耦合控制方程。在此基础上采用数值模拟方法对软煤层瓦斯抽采过程进行分析。模拟结果表明:瓦斯抽采第32d时,抽采钻孔完全塌陷,因此确定钻孔有效抽采时间为32d;通过分析钻孔周围煤体瓦斯压力变化规律可得,单钻孔抽采有效半径为0.9m,多钻孔抽采时最佳布孔间距为3.4m。以合阳煤矿1508工作面为试验工作面,采用相对压力法分别对单钻孔和多钻孔瓦斯抽采效果进行考察试验,试验结果验证了数值模拟结论的可靠性,为该矿软煤层瓦斯抽采提供了科学依据。     

基于FLUENT的瓦斯抽采半径规律研究

针对某矿15号煤层在正式开采前需要确定瓦斯抽采半径所遇到的问题,采用理论分析、数值模拟、现场实测等方法,全面地展现了矿井瓦斯抽采的成效,并应用FLUENT软件进行数值模拟,准确模拟出某矿15号煤层的瓦斯抽采半径,对经过现场实地测量测出的抽采半径和模拟出的结果进行对照和分析,验证了15号煤层瓦斯抽采半径为2.0 m的合理性。     

不同瓦斯抽采半径考察方法的适应性研究

为了确定适应于煤矿现场条件的抽采半径考察方法,讨论了数值模拟法、储量法及瓦斯压力法测试抽采半径的步骤和原理,并利用上述方法分别对古城煤矿的抽采半径进行了考察,通过实测煤层残余瓦斯含量分析了不同测试方法的适应性。研究结果表明:针对煤矿瓦斯抽采半径测试工作,储量法的适应性最好,测试精度最高;其次是数值模拟方法,也能较好地适应抽采半径测试需要,测试结果略有偏差;瓦斯压力测试法的适应性较差,测试精度完全不能满足抽采需要。根据储量法测试结果,抽采430 d时,古城煤矿的抽采半径为1.5 m;抽采373 d时,抽采半径为1.0 m;抽采287 d时,抽采半径为0.75 m.     

基于煤层原始瓦斯含量和压力的割缝钻孔有效抽采半径测定

为了准确测定割缝钻孔的有效抽采半径,基于煤层原始瓦斯含量和压力,通过将预抽率30%与残余瓦斯含量8 m3/t这2个消突指标相结合,提出了新的割缝钻孔有效抽采半径判定指标:当煤层原始瓦斯含量11.3 m3/t时,将压降大于煤层原始瓦斯压力的50%作为确定有效抽采半径的指标;当煤层原始瓦斯含量11.3 m3/t时,将压降64/q2作为确定有效抽采半径的指标。在杨柳煤矿进行了现场试验,最终确定割缝钻孔的有效影响半径为5 m。通过对抽采指标及残余瓦斯含量的考察,验证了上述指标的有效性和可靠性。     

凤凰山煤矿16~#煤层瓦斯抽采半径考察

瓦斯抽采半径的确定是制定防突措施的根本依据,合适的选取能充分利用钻孔以提高矿井的瓦斯抽采率。本文利用相对瓦斯压力指标来现场试验测定凤凰山煤矿16~#煤层抽采瓦斯半径,得出抽采时间为80 d时,抽采有效半径为2.2 m,抽采影响半径为3.2 m。     

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。     

综采放顶煤工作面瓦斯预抽采数值模拟研究

通过分析煤层瓦斯赋存流动基本规律,对成庄矿5305综采放顶煤工作面不同瓦斯抽采负压情况下瓦斯基本参数的变化及钻孔周围瓦斯压力场和速度场变化进行了模拟研究,并在现场进行了抽采试验。抽采效果表明：在煤层原始瓦斯相对含量大于8 m3/t的综采放顶煤工作面实施区域钻孔抽采,钻孔有效抽采半径为2～3 m,抽采钻孔布置间距取4～6 m,经过8个多月的抽采,使平均吨煤钻孔进尺达到0.05 m以上,瓦斯抽采率达到40%～50%。     

区域赋水条件下瓦斯抽采特性及数值模拟

顾桥矿松软突出煤层4煤层受砂岩裂隙水渗入,瓦斯抽采受到影响,为了研究区域赋水条件下煤层瓦斯抽采规律,使用COMSOL Multiphysics模拟不同含水率下瓦斯压力变化及抽采半径。模拟结果显示,含水率为1.73%和5.68%时,抽采半径分别为3.1 m和1.8 m,含水率越高瓦斯压力降低梯度越小。通过现场试验研究不同含水率及应力综合影响下的煤层渗透率及吸附特性,经顾桥矿4煤层现场试验证明,赋水煤层瓦斯抽采半径降低了70.9%,瓦斯抽采初始浓度降低了50%,单孔瓦斯抽采含量降低了75%。     

时空效应下水力冲孔有效影响半径研究

为提高煤体渗透率和瓦斯抽采效率，合理确定布孔参数的问题，采用数值模拟、现场试验的方法对水力冲孔有效影响半径进行分析，考察冲煤量、冲煤时间对有效影响半径的影响。研究结果表明：冲煤量越多，渗透率明显提高，其有效影响半径也逐渐增加，冲煤量0.8 t/m时为最优冲煤量，由压力分布曲线可知，在半径2 m范围内，瓦斯压力变化幅度大，随着影响半径的增加，瓦斯压力逐渐增加并趋近于原始煤层瓦斯压力，抽采90 d后其有效影响半径达8 m，研究结果可为煤层瓦斯抽采钻孔布置提供重要参考。     

基于二氧化碳深孔致裂增透技术的低透煤层瓦斯治理

为解决低透气性煤层瓦斯抽采中存在长深钻孔抽采有效影响范围小、抽采效率低、抽采周期长等问题,在司马煤矿3号煤层1211工作面进行100 m深孔二氧化碳致裂强化增透的试验及应用,以提高煤层透气性,缩短瓦斯抽采周期。在未抽采及已抽采煤层中分别进行了100 m深孔致裂试验,采用示踪气体法,确定了煤层致裂增透钻孔间距为10 m。通过在1211工作面走向300 m范围内的煤层深孔致裂增透应用表明:利用二氧化碳深孔致裂能实现对3号煤层的高效渗透和瓦斯驱替,煤层瓦斯解吸量和瓦斯压力显著降低,在60 d内煤层瓦斯含量平均降低1.8 m~3/t,改善了低透气性高瓦斯煤层难以抽采的现状,显著缩短抽采周期。