【摘 要】
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本文针对贵州省龙凤煤矿高瓦斯低透气性的煤层地质条件,完成了包括裂隙场下瓦斯渗流分布演化规律数值模拟,水力压裂增透技术的现场试验及微震监测,钻孔瓦斯抽采参数优化。研究内容和结论如下:1、含X形裂隙煤样中,瓦斯自入口开始,渗流压力从左至右递减,裂隙通道内瓦斯压力均匀分布,是一段压力缓冲区;非裂隙区渗流速度场分布不均匀,X形裂隙支流处较汇流处瓦斯渗流更为活跃,瓦斯的流向和裂隙走向的夹角对渗流速度有明显的
【基金项目】
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贵州省能源局一事一议(高瓦斯低透气性煤层区域精准高效消突关键技术研究与应用)项目； 贵州省科技计划项目（黔科合支撑[2019]2887号）；
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本文针对贵州省龙凤煤矿高瓦斯低透气性的煤层地质条件,完成了包括裂隙场下瓦斯渗流分布演化规律数值模拟,水力压裂增透技术的现场试验及微震监测,钻孔瓦斯抽采参数优化。研究内容和结论如下:1、含X形裂隙煤样中,瓦斯自入口开始,渗流压力从左至右递减,裂隙通道内瓦斯压力均匀分布,是一段压力缓冲区;非裂隙区渗流速度场分布不均匀,X形裂隙支流处较汇流处瓦斯渗流更为活跃,瓦斯的流向和裂隙走向的夹角对渗流速度有明显的影响,瓦斯自下边界流入时的最大渗流速度是自左边界流入的29.5倍;裂隙通道内的渗流速度与裂隙的尺度成单调递减对数函数关系,裂缝尺度越大,达西渗流速度越低,裂缝尺度越小,达西渗流速度越高。当裂隙尺度为0.68?1.23 mm时对渗流速度影响最明显。2、压裂时水压力最高可达9.8MPa,三个钻孔的平均水压力在7～8MPa。经微震技术检测后,得到压裂后龙凤煤矿二采区煤层最优波速Vp为4600m/s,波速异常系数An减小,应力集中范围明显缩小,突出风险有效降低,且水力压裂的影响范围是水平方向影响100m左右,竖直方向上超过150m。3、根据瓦斯流量负指数衰减规律,结合Comsol Mutiphysics仿真模拟软件建立三维抽采模型对有效半径进行计算。根据瓦斯流量衰减的规律推导出不同抽采时间下的有效半径,与抽采模型计算下的有效半径进行比对,得到压裂后瓦斯抽采有效半径理论值从2.86m增加至4.83m,增加了49%。根据现场瓦斯接抽监测,9-4号孔瓦斯抽采流量增大至最高0.5m~3/min,9-4号孔瓦斯抽采浓度由60%增加到90%以上;9-5号孔瓦斯抽采流量增大至最高1m~3/min,9-5号孔瓦斯抽采浓度由58%增加至90%以上;9-6号孔瓦斯抽采流量增大至最高0.09m~3/min,9-6号孔瓦斯抽采浓度由30%增加至90%以上。
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