顺层钻孔抽采瓦斯固—气耦合模型及在黄岩汇矿的应用研究

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作者申宏敏
来源中国矿业大学
出版年2015
摘要
随着我国煤矿不断向深部开采,瓦斯灾害变得越来越严重。瓦斯抽采是我国煤矿防治瓦斯事故的根本性措施,钻孔抽采煤层瓦斯一方面可以降低煤层瓦斯压力,另一方面可以使钻孔周围煤体产生裂隙或破碎引起煤体卸压,因此对其进行数值模拟研究具有重大的理论和实际意义。本文利用ComsolMultiphysics软件,以黄岩汇煤矿15#煤层为研究背景,通过理论分析法、数值模拟法和现场实测法,对顺层钻孔周围煤体应力分布及卸压范围和顺层钻孔抽采瓦斯进行了研究,并进行了现场应用。论文的主要成果有:建立了钻孔煤体的弹塑性软化模型,推算出钻孔周围煤体不同应力区的计算公式,揭示出钻孔卸压范围与钻孔直径径呈线性正相关性。通过现场测试和数值模拟得出抽采煤层巷道的松动圈范围为0~8.5m,顺层钻孔合理封孔深度应在8.5m~13m之间。建立了顺层钻孔抽采瓦斯固-气耦合模型,并分别模拟了抽采时间、抽采负压、钻孔直径、煤层埋深、初始瓦斯压力和初始渗透率等因素对顺层钻孔抽采瓦斯的影响。确定了黄岩汇矿15107工作面顺层钻孔的相关布置参数:花眼套管工艺钻孔抽采90时有效抽采半径为1.5m

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