突出煤层瓦斯抽采钻孔有效半径与孔壁变形关系研究

doi:10.11799/ce201807023

煤炭工程 ›› 2018, Vol. 50 ›› Issue (7): 87-91.doi: 10.11799/ce201807023

突出煤层瓦斯抽采钻孔有效半径与孔壁变形关系研究

魏杰，吴世跃，王飞，柴琳

1. 太原理工大学
2. 太原理工大学矿业工程学院

收稿日期:2017-07-12 修回日期:2017-09-03 出版日期:2018-07-20 发布日期:2018-08-28
通讯作者: 吴世跃 E-mail:wushiyue2000@yahoo.com.cn

Study on relation between effective drainage radius of borehole and drilling wall deformation in outburst coal seam

Received:2017-07-12 Revised:2017-09-03 Online:2018-07-20 Published:2018-08-28

摘要/Abstract

摘要： 为了能够更加准确、合理地确定钻孔有效抽采半径，以钻孔孔壁内煤体的渗透率为主要研究对象，结合孔壁煤体应力场弹塑性分析及渗流场分析结果，构建了综合考虑有效应力变化、煤基质解吸收缩效应的渗透率动态模型。在此基础上运用多孔介质渗流的基本理论，修正了抽采钻孔的瓦斯渗流微分方程，并以沙曲矿4号煤层为例，运用Comsol Multiphysics软件进行数值模拟，得到了煤层渗透率和瓦斯压力的分布规律，并根据防突规定，以瓦斯压力0.74MPa为临界值，确定了模拟条件下180d时钻孔有效抽采半径为1.65m，该结果可为实际生产提供理论参考。

关键词: 突出煤层, 瓦斯抽采, 有效抽采半径, 渗透率

Abstract: In order to determine the effective drainage radius of borehole accurately and reasonably，the permeability of the coal around the borehole is taken as the main object of study，Comprehensive analysis of the stress field Elasto-plastic and methane seepage field around the borehole ，the dynamic model of coal permeability is established, which considers the effective stress in the mining process and the desorption and contraction of the coal matrix. Based on the basic theory of porous medium seepage, the differential equation of methane seepage in pumping boreholes is established, and taking Shaqu mine No. 4 coal seam as an example, numerical simulation is performed by using Comsol Multiphysics software, the variation law of coal seam permeability and gas pressure is obtained respectively, according to the relevant provisions of extraction standards, and taking the gas pressure 0.74MPa as the critical value, it is determined that the effective drainage radius of the borehole under the simulated condition of 180 days is 1.65m, and the results can provide reference for the actual production.

中图分类号:

TD713+.3

魏杰，吴世跃，王飞，柴琳. 突出煤层瓦斯抽采钻孔有效半径与孔壁变形关系研究[J]. 煤炭工程, 2018, 50(7): 87-91.

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参考文献

[1] 王兆丰，李炎涛，夏会辉，等.基于COMSOL的顺层钻孔有效抽采半径的数值模拟[J]. 煤矿安全，2012，43(10)：82-84.
[2] 杨相玉，杨胜强，路培超.顺层钻孔瓦斯有效抽采半径的理论计算与现场应用[J]. 煤矿安全，2013，44(3)：5-8.
[3] 王宏图，江记记，王再清等.本煤层单一顺层瓦斯抽采钻孔的渗流场数值模拟[J]. 重庆大学学报，2011，34(4)：24-29.
[4] 王韶辉.瓦斯抽采钻孔有效影响半径的理论模型及数值分析[J].中国科技，2015，9(4)：38-43.
[5] 袁文伯，陈进.软化岩层中巷道的塑性区与破碎区分析[J]. 煤炭学报，1986，23(3)：77-86.
[6] 付国彬.巷道围岩破裂范围与位移的新研究[J]. 煤炭学报，1995，20(3)：304-310.
[7] 吴世跃，赵文.含吸附煤层气煤的有效应力分析[J].岩石力学与工程学报， 2005， 24(10)：1674-1678.
[8] 吴世跃.煤层中的耦合运动理论及其应用[M]. 北京：科学出版社，2009：163-164.
[9] 王登科，彭明，付启超等.瓦斯抽采过程中的煤层透气性动态演化规律与数值模拟[J].岩石力学与工程学报，2016，35(4)：704-712.
[10] 李培超，孔祥言，卢德唐.饱和多孔介质流固耦合渗流的数学模型[J].水动力学研究与进展，2003，18(4)：419-426.
[11] 冉启全，李士伦.流固耦合油藏数值模拟中物性参数动态模型研究[J].石油勘探与开发，1997，24(3)：61-65.
[12] 李祥春，郭勇义，吴世跃.煤吸附膨胀变形与孔隙率、渗透率关系的分析[J].太原理工大学学报，2005，36(3)：264-266.
[13] 郝富昌，刘明举，孙丽娟.基于多物理场耦合的瓦斯抽放半径确定方法[J].煤炭学报，2013，38(增刊1)：106-111.
[14] 梁冰，袁欣鹏，孙维吉.沙曲矿4#煤层井下瓦斯抽采技术[J].安全与环境学报，2014，14(1)：1-5.
[15] 李军涛.沙曲矿突出煤层区域性瓦斯抽放技术[J].煤炭科学技术，2010，38(7)：51-57.
[16] 程志恒.底抽巷穿层钻孔封孔深度与布孔间距优化研究[J].煤炭科学技术，2017，45(2)：76-82.

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[1]	王晓彬赵晶张志荣李海涛. 平顶山东北部矿区地应力发育特征及其对煤储层压力、渗透率的控制作用[J]. , 2019, 51(6): 0-0.
[2]	殷帅峰，程志恒，浦仕江，陈亮，李春元. 高瓦斯薄煤层采动裂隙演化规律及瓦斯抽采技术[J]. 煤炭工程, 2019, 51(5): 134-138.
[3]	姜黎明. 综放工作面采空区瓦斯高效立体化抽采设计及应用[J]. 煤炭工程, 2019, 51(4): 10-15.
[4]	刘健，马赟，张永国. 正交试验下煤体渗透性影响因素评价[J]. 煤炭工程, 2019, 51(4): 103-105.
[5]	杨虎伟，范运林. 高转速复合排渣钻进技术在松软突出煤层中的应用[J]. 煤炭工程, 2019, 51(3): 50-53.
[6]	孟战成. 顺层瓦斯抽采钻孔全程下筛管技术和装置的研究与应用[J]. 煤炭工程, 2019, 51(3): 54-59.
[7]	任仲久. 水力冲孔技术在低透气性突出煤层瓦斯抽采中的应用[J]. 煤炭工程, 2019, 51(3): 65-70.
[8]	汤红枪，程健维，王文滨，赵刚，施宇. 瓦斯抽采钻孔非凝固恒压浆液封孔技术应用研究[J]. 煤炭工程, 2019, 51(2): 45-48.
[9]	郭军杰，邹友平，程晓阳，等. 循环载荷下煤体变形及渗透性变化特征实验研究[J]. 煤炭工程, 2019, 51(2): 82-86.
[10]	刘军，赵勇. 司马矿1206综采工作面瓦斯治理技术研究[J]. 煤炭工程, 2019, 51(1): 60-63.
[11]	刘毅，张晓铭. 胡底煤业L型井采空区瓦斯抽采技术研究[J]. 煤炭工程, 2018, 50(9): 59-62.
[12]	张哲. 保护层开采卸压瓦斯运移及抽采关键技术[J]. 煤炭工程, 2018, 50(8): 61-64.
[13]	武志高，令狐建设，赵庆珍，等. CO₂预裂增透抽采瓦斯技术及工程试验[J]. 煤炭工程, 2018, 50(8): 68-71.
[14]	张开加. 松软煤层水力冲孔与二氧化碳爆破联合增透技术[J]. 煤炭工程, 2018, 50(7): 53-55.
[15]	陈云. 吕梁矿区近距离煤层群下邻近层瓦斯抽采方法研究[J]. 煤炭工程, 2018, 50(6): 78-80.