碎软煤层大直径钻孔围岩损伤演化及瓦斯运移规律模拟研究

TD712; 针对碎软突出煤层瓦斯抽采效率低的问题,提出采用大直径钻孔抽采瓦斯以降低煤层瓦斯含量、预防瓦斯突出灾害.以瓦斯吸附运移、煤体变形和损伤的控制方程为基础,建立碎软含瓦斯煤层应力损伤—渗流耦合模型,反映瓦斯与煤层的耦合响应.利用COMSOL Multiphysics软件模拟研究碎软煤层大直径钻孔围岩损伤演化及瓦斯运移规律,分析钻孔附近损伤区域内瓦斯含量变化及不同钻孔间距的抽采达标情况,对大直径钻孔间距进行优化.研究结果表明:大直径钻孔周围煤体中出现了较大范围的损伤破坏区,其渗透率大幅度增高,使瓦斯能够快速从损伤区域的煤体内运移至抽采钻孔中,为碎软煤层瓦斯高效抽采创造了条件.确定钻孔间距...

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Published in矿业安全与环保 Vol. 51; no. 1; pp. 92 - 101
Main Author 任仲久
Format Journal Article
LanguageChinese
Published 中煤科工集团沈阳研究院有限公司,辽宁 抚顺 113122 01.02.2024
煤矿安全技术国家重点实验室,辽宁 抚顺 113122
Subjects
large diameter
crushed-soft coal seam
碎软煤层
数值模拟
大直径钻孔
应力损伤—渗流耦合
瓦斯抽采
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ISSN1008-4495
DOI10.19835/j.issn.1008-4495.20221066

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Summary:TD712; 针对碎软突出煤层瓦斯抽采效率低的问题,提出采用大直径钻孔抽采瓦斯以降低煤层瓦斯含量、预防瓦斯突出灾害.以瓦斯吸附运移、煤体变形和损伤的控制方程为基础,建立碎软含瓦斯煤层应力损伤—渗流耦合模型,反映瓦斯与煤层的耦合响应.利用COMSOL Multiphysics软件模拟研究碎软煤层大直径钻孔围岩损伤演化及瓦斯运移规律,分析钻孔附近损伤区域内瓦斯含量变化及不同钻孔间距的抽采达标情况,对大直径钻孔间距进行优化.研究结果表明:大直径钻孔周围煤体中出现了较大范围的损伤破坏区,其渗透率大幅度增高,使瓦斯能够快速从损伤区域的煤体内运移至抽采钻孔中,为碎软煤层瓦斯高效抽采创造了条件.确定钻孔间距6 m、孔径300 mm的大直径钻孔进行瓦斯预抽,煤层瓦斯含量小于6.2 m3/t,满足抽采达标条件,同时可降低施工费用.
ISSN:1008-4495
DOI:10.19835/j.issn.1008-4495.20221066