顺层钻孔瓦斯抽采有效半径测定方法及布孔参数优化研究

发布时间：2020-09-21 12:59

　　瓦斯事故是煤矿安全生产中最常见、造成损失最大的事故之一。瓦斯预抽是针对煤矿瓦斯事故采取有效防治手段之一。陕西建新煤矿矿井煤层瓦斯涌出量大、煤岩渗透性差,瓦斯抽采难度较大,制定合理的预抽方案可以有效提高瓦斯预抽效果。煤层的有效抽采半径则是制定预抽方案的重要参数。有效抽采半径的大小和许多因素有关,如煤层的透气性系数、钻孔瓦斯流量衰减系数、抽采负压和钻孔孔径等等。所以,如何准确地测定煤层瓦斯有效抽采半径对预抽方案地制定具有巨大价值,对确保煤矿安全生产具有重要意义。本文以建新煤矿4-2煤层4207工作面为研究对象,在理论分析煤层瓦斯运移规律的基础上,构建了钻孔附近瓦斯流动模型;然后依据煤层实验室测得的瓦斯基础参数,利用FLUENT模拟软件,数值模拟计算了钻孔周围瓦斯压力的分布规律,获得了钻孔孔径、抽采负压以及煤层透气性系数对有效抽采半径的影响;再采用现场实测的方法对4-2煤层的有效抽采半径进行了测定,最后针对该矿的煤层开采情况提出了瓦斯抽采钻孔优化布孔方案。通过研究得出以下结论:随着抽采时间的延长,有效抽采半径在不断增大,但增大速率会降低,并且有效抽采半径存在极值;有效抽采半径与钻孔孔径和煤层透气性存在正相关关系,而抽采负压的改变并不能引起有效抽采半径的显著变化。通过百米钻孔抽采瓦斯纯量与自然衰减系数的关系式预测抽采达标所需时间,对基于残余瓦斯含量测煤层有效抽采半径的方法进行了改进,建立了有效抽采半径与抽采时间的关系式,测得4-2煤层4207工作面94mm孔径钻孔与133mm孔径钻孔的有效抽采半径,为建新煤矿4-2煤层4207工作面瓦斯抽采方案设计提供了依据。依据现场试验所测得的有效抽采半径,采用FLUENT模拟软件对合理钻孔间距进行了数值模拟研究,并分析了不同布孔方式对抽采效果的影响,提出了4207工作面合理的布孔方案。
【学位单位】：西安科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TD712.6
【部分图文】：

煤层瓦斯,抽放瓦斯,矿井

过去凭借经验盲目制定抽采方法、决策抽采时间等问题，制定出抽采与开采工作接替的标准。该模式已在国内许多矿井的实际生产中推广应用并取得了良好的经济效应。依据抽放煤层瓦斯工作地的不同，将国内现有的瓦斯抽放方法分类，如图1.1[32]：图 1.1 不同抽放瓦斯方法分类煤层瓦斯抽采技术的探索在国内外几代学者的不懈努力下取得了丰硕的成果。在具体的抽采实践中，不同矿井的工况条件对抽采技术有着不同的需求。在系统学习前人抽采经验的基础上，需要依据这些具体要求制定富有针对性的抽采方案。

技术路线图,应用理论,现场试验,路线

技术路线图

示意图,单向流动,示意图,达西定律

流体在通过像煤这种多孔介质时，其流达西定律的线性渗流，到不服从达西定律的非化往往没有明显的分界线。由于成煤过程的条匀，故而煤层气在煤层内运移通道变化非常大为服从达西定律。类型采负压的作用下，瓦斯压力分布形成明显的高流，具有一定的流速。瓦斯发生渗流运动的范根据流动场的不同流向空间可以将渗流场分为同流动时间则可以将渗流场分为稳定流场和非向分类在流场内，煤层瓦斯沿单一方向流动，流线相层中设立平巷，巷道高比层厚更大，巷道两边所示。

【参考文献】