艾维尔沟矿区抽采半径影响因素及其影响程度分析

为了掌握艾维尔沟矿区突出煤层瓦斯抽采半径的影响因素及其影响程度,采用Fluent14.0对抽采钻孔周围瓦斯流动的压力场和速度场进行数值模拟研究,并分析了钻孔直径、抽采负压及煤层渗透率对抽采半径的影响及影响程度。结果表明,钻孔周围煤体中瓦斯压力分布从钻孔中心向外增大,瓦斯流动速度分布从钻孔中心向外减小;钻孔直径、抽采负压和煤层渗透率对抽采半径具有影响,影响程度从大到小依次为煤层渗透率、钻孔直径、抽采负压。     

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。     

近距离煤层群立体抽采瓦斯流动规律的模拟

对近距离煤层群采空区垮落带破碎煤岩的渗透率进行量化研究,得出其分布规律;采用Fluent软件模拟了近距离煤层瓦斯立体抽采防突过程,得出了抽采钻孔周围的瓦斯流动规律,抽采钻孔周围煤体中瓦斯压力分布,从钻孔中心向外0～8 m范围内呈增大扩散,抽采钻孔周围煤体中瓦斯流动速度场分布,从钻孔中心向外0～2 m范围内呈减小扩散,确定了相关的抽采负压、流量和抽采半径等参数。     

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。     

潘三矿11-2煤顺层钻孔瓦斯抽采半径设计研究

针对潘三矿11-2煤层现场实际情况,基于瓦斯含量法对该煤顺层钻孔的瓦斯抽采半径进行考察,得出抽采38 d后的瓦斯抽采有效半径约为4.5 m;此外通过COMSOL软件对11-2煤层钻孔瓦斯抽采进行数值模拟,得出模拟结果与现场实测分析结果基本一致。结果验证了研究的准确性和可靠性,为类似顺层钻孔的抽采半径的研究提供参考。     

钻孔抽采过程中有效抽采半径变化规律数值模拟

根据煤层瓦斯流动方程、煤体变形方程以及孔隙率渗透率变化方程建立钻孔抽采耦合数学模型,通过COMSOL Multiphysics对原始瓦斯压力1.5 MPa和瓦斯压力下降到1 MPa钻孔抽采过程中瓦斯压力变化和渗透率变化规律进行模拟,利用模拟结果得到煤层在瓦斯抽采过程中钻孔有效抽采半径的变化规律。     

基于钻孔周边瓦斯压力的有效抽采半径精细化数值解算方法

针对煤层钻孔有效抽采半径表征不明晰的问题,首先确定了有效抽采半径所对应的瓦斯压力临界值,之后采用钻孔径向流场瓦斯压力表达式计算了钻孔周围瓦斯压力变化规律,通过现场实测数据验证了计算结果的可靠性,分析了抽采负压、透气性系数、钻孔半径、吸附常数等对煤层瓦斯压力分布的敏感性,最后根据临界瓦斯压力指标确定出了有效抽采半径,通过现场瓦斯瓦斯含量检测数据进行了验证,并推导了不同预抽时间下钻孔有效抽采半径与不同原始瓦斯压力的函数关系。研究结果表明,理论解算的瓦斯压力以及有效抽采半径值均与现场实测数据保持基本一致,瓦斯压力与抽采时间呈反比,与至钻孔的距离呈正比;抽采负压、透气性系数、钻孔半径、吸附常数b均与瓦斯压力呈负相关,吸附常数a则与瓦斯压力呈正相关;有效抽采半径随着抽采时间增加而增加,二者符合对数函数类型。通过推导出的有效抽采半径、预抽时间以及原始瓦斯压力函数关系式,能够方便快速计算得到对应的有效抽采半径,并确定合理的钻孔间距,对井下煤层瓦斯抽采钻孔精细化设计工作具有一定的理论意义。     

基于FLAC~(3D)的瓦斯抽采半径数值模拟方法研究

随着高瓦斯矿井开采深度的加深,抽采任务日益加重,传统的瓦斯抽采半径测试方法步骤繁琐、耗时长,已经满足不了要求,寻找一种快速测试抽采半径的方法具有重要意义。利用瓦斯在煤层裂隙结构中的流动规律建立钻孔瓦斯径向不稳定流动微分方程,并建立数值模型模拟煤层抽采钻孔周围瓦斯压力分布,最后通过余吾煤业现场实测进行模拟结果验证。结果表明:利用计算机软件FLAC3D确定抽采半径的方法具有方便、快速和准确的特点,对快速测定抽采半径和合理布置钻孔具有重要意义。     

煤层瓦斯多机制流固耦合模型与瓦斯抽采数值模拟分析

为了更好地揭示瓦斯抽采过程中松软低透气性煤层瓦斯运移的本质和规律,基于孔隙-裂隙双重介质的假设,建立了全面考虑有效应力、煤层瓦斯多机制流动、真实气体效应和迂曲度影响的煤层瓦斯多机制流固耦合模型。基于所建理论模型,以郑煤集团(河南)白坪煤业有限公司13181工作面为工程背景,利用COMSOL软件开展煤层瓦斯抽采数值模拟,全面分析了瓦斯压力随抽采时间的动态分布规律,结合现场实测结果验证了数值模拟有效抽采半径的准确性。系统开展了不考虑Klinkenberg效应、不考虑基质瓦斯扩散和不考虑煤层瓦斯多机制流动影响的瓦斯抽采数值模拟,对比分析了不同控制因素对煤层瓦斯运移的影响。研究结果表明：抽采结束后,煤层瓦斯压力以抽采钻孔为中心呈椭圆分布;煤层瓦斯压力和有效抽采半径的变化幅度随抽采时间逐渐减小,并趋于稳定;煤层瓦斯有效抽采半径的数值模拟结果与现场实测结果之间的平均误差为3.65%,验证了所建煤层瓦斯多机制流固耦合模型的有效性与合理性;与考虑煤层瓦斯多机制流动影响的模拟结果相比,不考虑Klinkenberg效应的有效抽采半径和渗透率偏小,而不考虑基质瓦斯扩散和瓦斯多机制流动的有效抽采半径和渗透率则...     

基于瓦斯涌出量衰减特征的钻孔抽采影响半径测定方法

根据煤层瓦斯流动理论,运用RFPA数值软件对钻孔负压抽采及排放过程中瓦斯流动与涌出特征进行了数值研究,确定受抽放负压影响的排放孔的瓦斯涌出量衰减率大于不受抽放孔影响的排放孔,并且根据钻孔周围煤体松动对瓦斯涌出的影响,得出钻孔瓦斯涌出具有分段性特征;提出了用钻孔瓦斯涌出量衰减系数作为考察指标,通过比较衰减系数突变情况和百米钻孔瓦斯极限排放量确定抽采影响半径,运用此方法测定了平煤五矿己15煤层顺层钻孔抽采影响半径。结果表明,钻孔瓦斯涌出量衰减特征法能够准确、方便地测定出该煤层钻孔抽采影响半径。