地面井预抽瓦斯应力-渗流耦合数值模拟研究

发布时间：2021-10-22 12:59

　　基于弹性力学、渗流力学等理论,建立了地面井预抽瓦斯应力-渗流耦合模型,在此基础上结合工程实例,分析了地应力对瓦斯抽采效果的影响。计算结果表明:在地面井抽采作用下,煤层瓦斯压力不断减小,且地应力越大,瓦斯压力下降速度越慢;随着抽采的持续进行,造成煤体的有效应力增加和渗透率降低,同时由于瓦斯解吸,煤层孔裂隙重新变大和渗透率增加,2种效应共同作用下煤层渗透率总体呈现非线性增加趋势;地应力对地面井抽采效率影响显著,两者呈现负相关关系,即随着地应力的增加,煤层中的基质孔隙率下降和裂隙趋于闭合,造成煤层渗透性下降,最终导致了瓦斯抽采量的下降。 

【文章来源】：煤矿安全. 2020,51(01)北大核心

【文章页数】：4 页

【部分图文】：

数值计算模型

当地应力σx=σy=10 MPa时，不同抽采时间下的煤层瓦斯压力分布云图如图2，不同地应力下瓦斯压力沿对角线O-A的变化曲线如图3。图3 不同地应力下瓦斯压力沿对角线O-A的变化曲线（t=1 000 d)

图2 不同抽采时间的煤层瓦斯压力分布云图（σx=σy=10 MPa)由图2可知，抽采时间越长，抽采的影响范围越大。由图3可知，地应力越大，相同抽采时间下模型的瓦斯压力越大，例如，在第1 000 d，的模型的最大孔隙压力为0.95 MPa，而同时时的模型的最大孔隙压力为1.17 MPa，也即随着地应力的增加，煤层抽采效率在降低，这是由于较大的地应力降低了煤层的孔隙率，造成煤体渗透率减小。

【参考文献】：
期刊论文
[1]基于数值模拟的玉溪煤矿地面预抽瓦斯治理效果预测[J]. 吴静.  能源与环保. 2018(07)
[2]煤矿区煤层气地面钻井抽采方式及关键技术[J]. 李丹.  煤炭工程. 2017(06)
[3]Effect of protective coal seam mining and gas extraction on gas transport in a coal seam[J]. Yao Banghua,Ma Qingqing,Wei Jianping,Ma Jianhong,Cai Donglin.  International Journal of Mining Science and Technology. 2016(04)
[4]卸压开采地面钻井抽采的数值模拟研究[J]. 张村,屠世浩,袁永,白庆升.  煤炭学报. 2015(S2)
[5]煤矿采动区地面井瓦斯抽采技术及其应用前景分析[J]. 孙东玲,孙海涛.  煤炭科学技术. 2014(06)
[6]大直径地面钻井采空区采动区瓦斯抽采理论与技术[J]. 袁亮,郭华,李平,梁运培,廖斌琛.  煤炭学报. 2013(01)
[7]煤层气注热开采的热-流-固耦合作用分析[J]. 张凤婕,吴宇,茅献彪,张丽萍,姚邦华.  采矿与安全工程学报. 2012(04)
[8]地面钻井卸压瓦斯抽采技术[J]. 王志亮,杨仁树.  煤矿安全. 2011(10)
[9]地面钻井抽采卸压煤层及采空区瓦斯的流量计算模型[J]. 周福宝,夏同强,刘应科,胡胜勇,张占国.  煤炭学报. 2010(10)
[10]高瓦斯低透气性薄煤层地面瓦斯抽采井设计及优化[J]. 张东升,范钢伟,任天祥.  煤炭工程. 2010(08)



本文编号：3451145