瓦斯抽采钻孔合理间距的数值模拟分析

瓦斯抽采是防治瓦斯灾害的有效措施之一.本文以大宁煤矿303工作面的瓦斯赋存情况为研究对象,为煤层瓦斯流动建立了数学模型,利用Comsol Multiphysics进行数值模拟分析。研究了不同钻孔间距对瓦斯抽采效果的影响,并得出结论:确定了8m为本煤层合理的钻孔间距,此时,在抽采和经济效果两者之间得到了满意的平衡。     

基于COMSOL Multiphysics的超长钻孔瓦斯抽采数值模拟研究

利用COMSOL Multiphysics对马兰矿南5采区9#煤层采用的千米钻孔煤层预抽瓦斯来掩护集中回风巷掘进的工程,进行瓦斯抽采钻孔深度不同、抽采负压不同、抽采时间不同条件下瓦斯压力分布规律和抽采瓦斯总量的数值模拟研究。得出结论:瓦斯抽采初期,瓦斯抽采重点区域在径向距离较小以及钻孔较浅区域,随着抽采时间的增加,瓦斯抽采重点区域向径向距离较大以及钻孔深处转移;钻孔深度越大,瓦斯抽采难度越大,适当提高瓦斯抽采负压能够有效提高钻孔深处瓦斯抽采效率;抽采负压为13 k Pa,钻孔总深度为600 m时,抽采瓦斯有效时间为500 d左右;抽采负压为13 k Pa,钻孔总深度为700 m时,抽采瓦斯有效时间为600 d左右。     

工作面瓦斯采前预抽合理钻孔间距探讨

 为了解决国内许多矿井回采工作面本煤层瓦斯采前预抽钻孔间距设计缺乏理论依据,主要依赖经验的问题,建立了瓦斯流动方程,编制了瓦斯抽采钻孔间距设计程序,得出了不同钻孔间距下的煤层瓦斯预抽率随时间的变化情况,优选最合理的钻孔布置间距。在陈家山矿4-2煤层回采工作面进行了应用研究,结果表明：在预抽时间为180d,煤层瓦斯预抽率为30%的要求下,工作面采用5m的钻孔间距,是最为合理的。     

基于COMSOL Multiphysics的瓦斯抽采有效钻孔间距的研究

为提高司马煤业3号煤层瓦斯抽采时钻孔布置的合理性与准确度,以煤介质的双重孔隙结构特征以及瓦斯流动理论为基础,根据质量守恒及Darcy定律,建立了气固耦合的瓦斯流动模型,并将其植入到COMSOL Multiphysics软件中进行模拟计算,得到了钻孔参数对瓦斯抽采的影响规律以及单排抽采孔布置方式下的有效钻孔间距,为现场瓦斯抽采钻孔的施工提供了理论支持与技术指导,避免了现场施工的盲目性,验证了所建立的瓦斯流动模型的有效性。     

基于COMSOL Multiphysics的瓦斯抽采有效半径数值模拟

为了准确确定煤层钻孔预抽有效半径,以便合理布置本煤层预抽钻孔,建立了钻孔周围煤体的瓦斯流动模型,并利用COMS0L Multjphysics软件求解所建模型的解析解,通过模拟解算得出相应抽采条件及预抽时间内,钻孔抽采有效半径范围,为抽采钻孔的布置提供理论依据,从而实现最优的设计、最小的工程量和最佳的抽采效果.试验结果表明:在实际的工程应用中,根据模拟得出的瓦斯压力分布图可以确定有效抽放半径随抽采时间的变化关系,该方法克服了传统方法难于封口、测试过程繁琐等缺点,能够筒便且较准确的确定抽采半径范围.为工程实际提供理论依据.     

煤矿瓦斯抽采主要因素及钻孔合理间距研究

为了研究煤矿瓦斯抽采主要因素及钻孔合理间距,分析了煤矿瓦斯抽采主要因素,得到了实际值和预测值拟合曲线,并建立了多元线性预测模型,然后建立了合理孔间距公式,采用数值模拟,模拟分析了不同孔间距的残存瓦斯含量变化曲线。研究为矿井瓦斯抽采钻孔合理布置提供了技术支持。     

基于不同钻孔间距的瓦斯抽采效果实验研究

为了研究钻孔布置对瓦斯抽采效率的影响,采用自主研发的多场耦合煤层气开采物理模拟实验系统,开展了不同钻孔间距条件下瓦斯抽采物理模拟实验研究,探讨了钻孔间距对瓦斯抽采效果的影响。结果表明：在抽采初期,各测点瓦斯压力下降速率和下降量主要受到离钻孔中心距离的影响,与测点距钻孔出口距离基本无关,在瓦斯抽采过程中,靠近钻孔中心位置的瓦斯压力梯度大,瓦斯流速也较大,断面瓦斯压力场中等压线以钻孔为中心呈圆环形分布|相邻钻孔之间产生的抽采叠加效应会影响有效抽采范围,钻孔间距越近,有效抽采范围越大,同时其有效抽采范围也随抽采时间呈指数型增长。     

煤层瓦斯抽采钻孔抽采半径考察技术研究

采用FLAC3D数值模拟软件研究了抽采钻孔周围应力、位移及瓦斯压力的分布特征,并在现场进行了抽采半径的实测,验证了数值模拟结果的正确性。研究表明:采用数值模拟和现场测试相结合的方法,能够方便、快速地确定抽采钻孔的合理布置间距,对节省抽采半径的考察时间和合理布置抽采钻孔有一定的指导意义。     

基于MATLAB的本煤层瓦斯抽采钻孔间距设计

针对国内许多矿井本煤层瓦斯抽采钻孔间距设计缺乏合理依据的实际情况,将煤层视为孔隙裂隙二重介质,综合考虑瓦斯的渗流与扩散解吸过程,建立了瓦斯流动方程。利用MAT-LAB编制了瓦斯抽采钻孔间距设计程序,根据不同的抽采方式,得出了不同钻孔间距下的煤层瓦斯抽采率随时间的变化情况,优选最合理的钻孔布置间距。程序在沙曲矿北翼4#煤层进行了应用,证明了研究的合理性与准确性。     

瓦斯抽采钻孔分等级管控研究

煤矿瓦斯灾害是煤矿安全生产的第一杀手,矿井瓦斯抽采是煤矿瓦斯治理中最有效的手段。瓦斯抽采钻孔施工结束后,需要进行下管、注浆、连抽,钻孔封孔的质量、钻孔内部是否存在塌孔问题以及连接部位有无漏气现象,影响着治理效果。掌握抽采参数,能够及时发现在抽状态的“问题钻孔”,便于对在抽状态的“问题钻孔”采取措施。通过总结在抽钻孔抽采参数规律,将抽采钻孔实行分等级管控,构建了高效有序的钻孔参数测量机制,规范了钻孔瓦斯参数管理,从而识别“问题钻孔”,并采取处理措施,达到钻孔应抽尽抽的目的。     

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。     

下向瓦斯抽采钻孔自动排水技术研究与应用

为解决下向钻孔由于孔内积水而造成瓦斯抽采效果差的问题,通过时控开关和电磁阀自动控制高压风,在封孔管上增设直达孔底的导风管,利用压风将瓦斯抽采钻孔内积水压入到排渣放水器内,从而能够达到定时清除孔底积水和杂质的目的。该技术应用于上良煤矿石门揭煤下向抽采钻孔,经考察表明下向瓦斯抽采钻孔自动排水技术能有效提高瓦斯抽采效果,该地质单元区域设定为每隔4 h进行一次压风排水效果最佳。     

非均质煤层瓦斯分布特征及钻孔抽采瓦斯运移规律研究

为了提高煤矿瓦斯抽采率,节约瓦斯抽采时间,分析了非均质煤层瓦斯分布特征及钻孔抽采瓦斯运移规律,采用透气性系数研究了非均质煤层瓦斯压力分布特点;分析了非均质煤层单钻孔瓦斯压力分布、原始瓦斯压力、原始透气性系数对有效抽采半径的影响。研究对指导现场瓦斯抽采以及促进煤矿安全生产具有重要意义。     

综采面顺层钻孔瓦斯抽放消突技术研究

成庄矿为了消除煤层的突出危险性,安全有效地开采井下3号煤层4311综采面,采用顺层钻孔预抽该综采面回采区域煤层瓦斯。成庄矿4311综采面作为试验区进行了消突措施、消突效果技术研究,在该综采面预抽煤层瓦斯过程中以及抽放结束后,进行煤层残余瓦斯含量测定,并对该综采面煤层区域进行预抽煤层瓦斯抽采效果达标和消突效果达标评判。上述措施确保了该矿综采面4311的高产高效安全生产,取得了良好的经济效益。     

顺层瓦斯预抽钻孔布置参数及抽采效果分析

为了对顺层瓦斯预抽钻孔布置参数及抽采效果进行分析,采用理论分析和现场测试,分析了顺层钻孔布置间距、钻孔极限抽采时间,研究了顺层钻孔预抽瓦斯效果检验和瓦斯效果。研究表明,多钻孔抽采瓦斯时,钻孔间距可大于2倍的有效抽采半径,得出了布孔间距和单钻孔抽采半径的关系计算式,极限抽采时间约为95 d;在工作面回采期间,回风巷风排瓦斯量和顺层钻孔抽采瓦斯量呈相反的趋势;经过钻孔瓦斯预抽后,工作面预抽率达到了40%,达到了工作面消突的目的。     

松软煤层瓦斯抽采钻孔高压气体循环修复增透技术研究

针对松软煤层瓦斯抽采钻孔煤粉堵塞煤层裂隙、煤渣堵塞抽采管路等瓦斯运移通道不畅问题,研究高压气体循环修复增透机理,合理确定循环修复增透气体压力,改造完善高压气体循环修复增透装置,并在赵家寨煤矿进行了现场试验。结果表明:高压气体作用下,煤体解吸收缩产生的拉伸应力是煤体新裂纹生成的主要原因;高压气体对煤体的破壁冲刷作用打通了瓦斯流动通道,实现了抽采钻孔的修复增透;确定了循环修复增透的气体压力的最小值,即解吸收缩产生的拉伸应力应大于煤体的最大抗拉强度;试验钻孔实施修复增透措施后,瓦斯抽采钻孔的瓦斯浓度为修复增透前的1.92倍,瓦斯纯流量为修复增透前的3.24倍,瓦斯抽采效果提升显著。     

基于大数据统计分析确定煤层瓦斯抽采合理负压

针对有瓦斯抽采历史矿井如何调整抽采负压的问题,采用大数据分析方法对此进行了研究。总结了我国瓦斯抽采现状及存在的问题,研究了负压对煤层瓦斯抽采效果的影响机理,分析了矿井瓦斯抽采历史统计数据,发现负压为影响钻孔瓦斯抽采效果的主要因素,直接影响着瓦斯抽采量和抽采浓度。研究表明,钻孔瓦斯抽采纯量、抽采浓度与抽采负压呈现明显的二次函数关系,并通过极值法确定最佳抽采负压为30.78～34.50 kPa,据此调节后矿井瓦斯抽采效果良好、稳定。     

车集煤矿底抽巷穿层钻孔有效抽采半径研究

钻孔抽采瓦斯是有效防治矿井瓦斯、消除突出危险的重要措施,钻孔有效抽采半径是抽采的重要参数.为了合理确定车集煤矿穿层预抽钻孔的布孔间距,通过现场实测,采用瓦斯流量法和瓦斯含量法对26采区的普通孔、水力冲孔的有效抽采半径进行考察,并根据车集煤矿二2煤层实际赋存情况,采用Comsol数值模拟软件对普通孔、水力冲孔的有效抽采半...