低渗透煤层钻孔瓦斯抽采过程研究

来源 :河南理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zhoulei1964
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顺层钻孔抽采技术作为主要的区域瓦斯治理措施之一,其施工成本低,有效抽采段长,单个钻孔控制范围大,单孔抽采量大,但顺层钻孔存在钻孔破坏程度不一,布置受巷道卸压影响封孔难度大,长时间封孔效果较差等问题,基于此本文对顺层钻孔瓦斯抽采过程进行了研究。基于质量守恒方程、达西定律和煤岩体几何方程、平衡方程,并考虑钻孔周边煤体的损伤破坏,建立了顺层钻孔预抽瓦斯耦合模型。利用数值模拟软件COMSOL Multiphysics模拟分析了及钻孔周围塑性区的分布。同时为了实现对钻孔破坏程度的定量表征和系统评价,提出了钻孔破坏度的概念,并通过理论计算和数值模拟的方法研究了影响钻孔破坏度的相关因素。当地应力较小时,小角度钻孔造成的钻孔破坏度较低;随着地应力影响增大,钻孔破坏度增大,存在一个合理的钻孔角度可以有效降低破坏度;地应力较高时,钻孔最小破坏度方向总是倾向于平行最大地应力方向。霍尔辛赫煤矿开采的3#煤层属于低透气性高瓦斯煤层,井下顺层钻孔抽采瓦斯效果差。为优化顺层钻孔抽采技术,选在3302回采准备工作面进行了合理有效抽采半径、合理封孔方法试验。结果表明:①基于数值模拟的理论计算法和残余瓦斯含量法确定的钻孔有效抽采半径随抽采时间变化曲线较为吻合,预抽期内的有效抽采半径为1.25 m。②主动支护封孔日平均抽采浓度最高32.25%,最低14.69%,普通囊袋式封孔日平均抽采浓度最高10.76%,最低2.93%,聚氨酯封孔日平均抽采浓度最高3.58%,最低0.48%,主动支护封孔效果优于其他两种方法。
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