松软低渗突出煤层水力冲孔卸压增透研究

TD712; 针对松软低渗突出煤层瓦斯治理难题,提出水力冲孔物理改性强化增渗瓦斯治理技术.采用理论计算、FLAC3D数值模拟方法对不同钻孔间距条件下孔洞周围煤体的塑性破坏特征进行了分析,对应力演化特征进行了量化表征.研究表明:水力冲孔后孔洞间煤体x向应力明显降低,距离孔洞越近,降低幅度越大;y向应力影响范围与塑性破坏区域范围相当;z向应力峰值应力出现了明显的升高,随着钻孔间距的减小,垂直应力曲线由双峰曲线演化为单峰曲线;孔洞空间为煤体卸压提供了自由面,能够卸除围压,集中应力向孔洞间煤体转移.其后,基于瓦斯煤体渗透率与三向应力和瓦斯压力之间的关系,对不同钻孔间距条件下渗透率演化特征进行了量化表征...

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Published in煤矿安全 Vol. 55; no. 3; pp. 66 - 72
Main Author 张帅
Format Journal Article
LanguageChinese
Published 中煤科工集团重庆研究院有限公司,重庆 400037 2024
瓦斯灾害监控与应急技术国家重点实验室,重庆 400037
Subjects
卸压增透
hydraulic punching
塑性破坏特征
渗透率演化
pressure relief and permeability improvement
水力冲孔
per-meability evolution
应力演化
plastic failure characteristics
stress evolution
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ISSN1003-496X
DOI10.13347/j.cnki.mkaq.20230937

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Summary:TD712; 针对松软低渗突出煤层瓦斯治理难题,提出水力冲孔物理改性强化增渗瓦斯治理技术.采用理论计算、FLAC3D数值模拟方法对不同钻孔间距条件下孔洞周围煤体的塑性破坏特征进行了分析,对应力演化特征进行了量化表征.研究表明:水力冲孔后孔洞间煤体x向应力明显降低,距离孔洞越近,降低幅度越大;y向应力影响范围与塑性破坏区域范围相当;z向应力峰值应力出现了明显的升高,随着钻孔间距的减小,垂直应力曲线由双峰曲线演化为单峰曲线;孔洞空间为煤体卸压提供了自由面,能够卸除围压,集中应力向孔洞间煤体转移.其后,基于瓦斯煤体渗透率与三向应力和瓦斯压力之间的关系,对不同钻孔间距条件下渗透率演化特征进行了量化表征,孔洞周围煤体渗透率与原始煤体相比大幅提高,促进瓦斯解吸和流动,并确定了合理的钻孔布置间距.现场试验表明:水力冲孔增大了松软煤体暴露面积、为煤体提供卸压增透空间,高负压抽采支管瓦斯流量和浓度明显提升,考察评价单元瓦斯抽采纯量在 6.20～9.8 m3/min范围内波动,瓦斯抽采体积分数在 34%以上.
ISSN:1003-496X
DOI:10.13347/j.cnki.mkaq.20230937