数值模拟法分析顺层抽采钻孔有效抽采半径影响因素.pdf

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1、2015年第12期中州煤炭总第240期数值模拟法分析顺层抽采钻孔有效抽采半径影响因素郝天轩，陈朋飞(1．河南省瓦斯地质与瓦斯治理重点实验室一省部共建国家重点实验室培育基地，河南焦作454000：2．河南理工大学安全科学与工程学院，河南焦作454000；3．煤炭安全生产河南省协同创新中心，河南焦作454000)摘要：考虑孔隙裂隙及滑动效应的影响，建立符合成庄矿的顺层钻孔抽采气固耦合模型，利用Comsol软件模拟了钻孔周围的瓦斯流动规律，得出了有效抽采半径与时间的幂函数关系，并模拟了不同抽采负压、渗透率、钻孔孔径及地应力的变化对瓦斯抽采有

2、效半径的影响，结果显示渗透率是影响抽采半径的关键因素。关键词：顺层钻孔；有效抽采半径；数值模拟中图分类号：TD712．6文献标志码：A文章编号：1003—0506(2015)12—0011—03FactorsofEffectiveRadiusforGasExtractionUsingBoreholesDrilledAlongSeamBasedonNumericalSimulationHaoTianxuan，．ChenPengfei(1．StateKeyLabCultivationBase，HenanProvinceKeyLabofGa

3、sGeology＆GasControl，Jiaozuo454000，China；2．CollegeofSafetyScienceandEngineering，HenanPolytechnicUniversity，Jiaozuo454000，China；3．CollaborativeInnovationCenterofCoalSafetyProduction，Jiaozuo454000，China)Abstract：Consideringtheeffectofporefissureandsliding，beddingdrillingmi

4、ningseepagemodelofChengzhuangCoalMinewases—tablished，andusingComsolsoftwaretosimulatethegasflowpatternaroundtheborehole，cometotherelationbetweentheeffectivera—diusofextractiontime，andanalysingdifferentnegativepressure，permeability，boreholediameter，in—situstressontheeffe

5、ctsofthegasextraction．Resultshaveshownthatthepermeabilityisthekeyfactorofinfluencingtheradiusofgasextraction．Keywords：beddingdrilling；effectivegasdrainageradius；numericalsimulation瓦斯抽采半径是钻孔预抽煤层瓦斯的一项重要的优点，本文运用Comsol软件，以成庄矿为例分析参数，合理确定抽采半径直接关系到瓦斯抽采的成不同抽采条件对有效抽采半径的影响。本和效果。现

6、场测试¨和数值模法是确定有效1瓦斯流动方程建立抽采半径的2个主要方法，相比传统方法，数值模拟作为确定有效抽采半径一种方法，更加简单快捷。1．1模型基本假设丁厚成等、王兆丰等运用不同数值模拟软件建煤是中由孔隙一裂隙网组成双重多孔介质，立不同的瓦斯流动数学模型，通过模拟确定合理孔考虑到瓦斯在煤体中的流动过程受多种因素影响，径、有效抽采半径等瓦斯抽采参数。郝天轩等将而且十分复杂。为了便于建立数学模型，模拟钻s示踪法和数值模拟结合更精确的确定抽采有效孔周围的瓦斯流动情况，做出以下假设：①假设煤层半径。顶、底板不透气，且含瓦斯忽略不计；②瓦斯视

7、为理现场测试难以避免会因渗透率、地应力的变化想气体且恒温；③瓦斯流动服从达西定律；④瓦斯流会影响抽采有效半径的精度。因此，结合数值模拟动视为径向流动；⑤不考虑瓦斯压力对渗透性系数及孔隙率的影响。收稿日期：2015—09—161．2流动方程建立基金项目：长江学者和创新团队发展计划资助(IRT1235)以质量守恒定律方程为基础，考虑煤体孔隙、裂作者简介：郝天轩(1976一)，男，河南盂州人，博士，教授，2007年毕隙体积的变化及瓦斯流动引起的Klikenberg效应的业于河南理工大学，主要研究方向为瓦斯灾害预测与防治。2015年第12期中

8、州煤炭总第240期煤层瓦斯渗流方程为：2结果分析aP堡0t+【+p+叫警=·[古】2．1抽采时间与有效抽采半径以Terzaghi有效应力方程为基础，结合虎克定以抽采120d天为限，前期间隔10d后期每间律确定煤岩体变形的