钻孔抽采瓦斯关键参数影响规律数值模拟分析

作     者：张孟浩 寇杰 陈菲 ZHANG Menghao;KOU Jie;CHEN Fei

作者机构：山西大同大学煤炭工程学院山西大同037003 徐州译阳教育咨询有限公司江苏徐州221000 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(51274113) 国家重点研发计划重点专项资助项目(2018YFC0807900) 山西大同大学博士启动金资助项目(2020-B-18,2020-B-08) 

出 版 物：《煤》 (Coal)

年 卷 期：2024年第33卷第5期

页      码：10-17页

摘      要：为了提高现实瓦斯抽采效率问题,针对平煤股份十矿24080工作面瓦斯赋存情况以及煤岩体的力学特性考虑影响瓦斯抽采效果的因素,采用单一变量法对抽采瓦斯的时间、负压、钻孔直径、钻孔间距影响抽采效率参数进行模拟研究,利用COMSOL多物理场模拟软件设置煤岩体固体力学和达西定律瓦斯渗流模块构建流固耦合模型并进行数值模拟研究。结果表明:通过1~180 d的瓦斯压力云图变化得到瓦斯抽采效果与时间呈现正相关的关系;在负压为15~25 kPa的范围进行间隔5 kPa梯度模拟,通过瓦斯压力云图等值圈及其重叠面积大小判断,改变抽采负压不仅能够一定程度上加速单孔瓦斯抽采速率,也能够使相邻钻孔产生促进抽采的扰动,在合适的扰动下能够改善瓦斯抽采效果;在钻孔直径为75 mm、95 mm、115 mm、150 mm时,对应的有效抽采半径分别为1.57 m、1.68 m、1.81 m、1.87 m.相邻设置钻孔之间的有效抽采相应增大0.11 m、0.13 m、0.06 m.说明在一定程度内钻孔直径越大,越有利于瓦斯抽采,但考虑到钻孔成型后,其受到地应力和开采扰动等影响,较大的孔径更易发生变形或塌孔,不利于瓦斯抽采;通过1 m、2 m、3 m的钻孔间距设置与分析抽采30 d时的多孔抽采瓦斯煤层瓦斯压力分布规律得到瓦斯压力下降程度指标,当压力下降超过50%认为该区域是强影响区,在此条件下的钻孔间距设计较为经济合理。

主 题 词：瓦斯抽采 COMSOL 流固耦合 数值模拟 

学科分类：0819[工学-海洋工程类] 081903[081903] 08[工学] 

D　O　I：10.3969/j.issn.1005-2798.2024.05.003

馆 藏 号：203127616...