基于ANSYS的钻孔抽采瓦斯数值模拟与应用研究

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瓦斯灾害事故是影响煤矿安全生产的主要因素之一,而钻孔抽采煤层瓦斯是解决该类事故的最根本、最有效的措施。本文根据流体在多孔介质中渗流的达西定律,以高位及仰角钻孔周围煤体瓦斯流动场为研究对象,建立了钻孔预抽煤层瓦斯渗流模型,并分析了其数值求解方法。并分析瓦斯渗流和温度场中的能量传递的热传导和对流换热的相似性。通过ANSYSY有限元模拟软件,分析了不同抽采时间下的钻场各钻孔周围的瓦斯压力分布,得到在不同时间段的瓦斯抽采影响的半径,并分析瓦斯周围压力对于瓦斯抽采量的影响。根据龙煤集团七台河分公司桃山煤矿的实际条件,分析了该矿煤层瓦斯赋存规律,以及综采工作面瓦斯涌出规律,结合42017工作面的瓦斯治理方案,基于ANSYS数值模拟分析煤层瓦斯钻孔合理预抽期主要影响因素,建立了合理预抽期模型,结合高位钻场钻孔布置原则,得到该工作面煤层瓦斯合理预抽期和合适的钻场布置方案。通过现场实践分析,得到高位及仰角钻场钻孔抽采瓦斯效果及特点,得出了结合ANSYS模拟来确定高位及仰角钻孔抽放瓦斯的布置方案对于降低回采工作面的瓦斯涌出量和对煤矿安全生产具有重要指导意义。
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