基于Fluent-tecplot的穿层抽采钻孔周围煤体瓦斯流动模拟研究

结合贵州某矿的现场实际抽采参数,运用Fluent-tecplot软件进行了数值模拟。模拟表明:穿层钻孔抽采半径与抽采时间和抽采负压相关。文章进一步并分析了其相关性,为煤矿抽采钻孔或钻场的合理布置和优化提供了理论依据。     

钻孔周围煤体中瓦斯流动的理论分析

应用Ｄａｒｃｙ定律，Ｆｉｃｋ扩散定律和质量守恒定律，建立了钻孔周围媒体中瓦斯流动的数学模型，并进行了数值计算。研究结果表明：钻孔周围煤体中的瓦斯流动一般可以认为是一个扩散渗透过程。Ｄａｒｃｙ渗透定律的适用范围和钻孔直径大小有关；在一定的时间范围内，孔径的大小对钻孔瓦斯的排放量有影响。     

钻孔周围煤体中瓦斯流动模型的理论研究

为了对钻孔周围煤体中瓦斯流动情况进行研究,基于一定的假设建立了毛细管瓦斯流动的简化模型。根据流体力学、渗流力学及高等数学相关知识推导出毛细管瓦斯流动的运动微分方程,计算得出了毛细管的瓦斯流动流量,同时得到了煤层渗透率与毛细管直径之间的定量关系,建立了毛细管瓦斯流动理论与煤层渗透性之间的联系。在此基础上,通过进一步的简化最终得到了任意时刻钻孔瓦斯总流量的理论计算公式。     

顺层瓦斯抽采钻孔周围煤体卸压范围和应力分布

为了研究顺层瓦斯抽采钻孔周围煤体卸压范围和应力分布,采用理论分析和数值模拟相结合的方法,理论分析了顺层钻孔煤体破坏机理,在钻孔周围形成了弹性变形区、塑性软化区和卸压破裂区以及分析了顺层钻孔煤体应力分布和位移方程;数值模拟了不同孔径下钻孔卸压范围和应力分布,得到了顺层钻孔卸压范围随孔径变化函数关系。     

钻孔法升温煤体强化瓦斯抽采方法研究

基于瓦斯解吸理论,对促进瓦斯解吸的2种主要可控因素压力和温度进行了深入的分析,指出了通过改变压力促进瓦斯解吸的局限性,并对大范围升温煤体强化瓦斯抽采的可行性进行了分析。提出利用钻孔法升温煤体强化瓦斯抽采的方法,构建了相对安全、简易的钻孔法升温煤体的联络系统,详细介绍了该联络系统使煤体升温的技术流程。     

边抽边掘钻孔周围瓦斯流动的数值模拟

应用多孔介质渗流力学理论,建立掘进工作面边抽边掘瓦斯抽放钻孔数学模型,并进行数值计算模拟及分析,为现场施工提供了依据.     

瓦斯抽采钻孔施工对煤体损伤破坏的影响研究

为了掌握瓦斯抽采钻孔的施工对煤体的损伤破坏特征,通过数值模拟、现场试验等手段,分析瓦斯抽采钻孔的直径、密度对煤体的破坏影响范围。根据数值模拟、现场试验结果可为巷道围岩稳定性分析及巷道支护提供依据,从而实现瓦斯抽采钻孔的最优布置。     

瓦斯抽采钻孔煤体破裂过程声发射特性试验研究

采用TAW-2000KN微机控制电液伺服岩石三轴试验系统和声发射(AE)三维定位实时监测系统,对带瓦斯抽采钻孔煤样和完整煤样(尺寸50mm×50mm×100mm)进行了压缩破坏声发射特性试验。试验结果表明:带瓦斯抽采钻孔煤样和完整煤样破坏形态完全不同。带瓦斯抽采钻孔煤样和完整煤样的加载时间与声发射事件数无显著差异。研究得到带瓦斯抽采钻孔煤体压缩破坏特征和声发射特性,为复杂应力作用下瓦斯抽采钻孔稳定性分析研究奠定基础。     

突出煤层瓦斯抽采钻孔技术探讨

在低透气性突出煤层,瓦斯抽采难度大,效率低,不能有效的达到抽掘采平衡,本文从影响抽采效率的因素出发,寻找提高效率的实践方法,通过现场实践和数据论证,阐明了提高抽放效率的可行性技术。     

顶板钻孔抽采瓦斯技术

针对回采工作面上隅角瓦斯涌出问题,提出了施工顶板走向钻孔来进行瓦斯治理,通过试验,单孔抽放浓度达到了50%以上、抽放纯量达到了1m3/min,上隅角瓦斯得到了有效控制,取得了较为理想的效果,并提出推广应用时的注意事项。     

基于MATLAB的抽放钻孔周围瓦斯流动数值模拟

在测试某矿井瓦斯压力、瓦斯流量、瓦斯吸附常数、瓦斯渗透率、瓦斯含量系数等基础参数的基础上,采用MATLAB偏微分方程工具箱对该矿井瓦斯抽放钻孔在不同抽放半径、不同抽放负压下的瓦斯流动进行了二维计算,得出了抽放钻孔在不同时间的影响半径、流量与时间的关系及钻孔半径和抽放负压对煤层瓦斯压力分布及抽放流量的影响规律,并与实际进行了比较结果表明,采用MATLAB偏微分方程工具箱能够准确模拟抽放钻孔有效半径,预测瓦斯流量,是现场工程技术人员一种便捷的方法.     

采空区瓦斯宏观流动通道的高位钻孔抽采技术

采场顶板来压极易将采空区内瓦斯压出引发上隅角瓦斯超限甚至瓦斯爆炸。基于岩体的尺寸及时间效应分析了采空区瓦斯宏观流动通道的演化发育规律,应用离散元数值软件计算了顶板来压前后瓦斯宏观流动通道的变化,结合关键层理论研究了基于顶板来压影响及瓦斯宏观流动通道变化的高位抽采钻孔终孔位置、钻场间距及钻孔接续的确定方法及设计技术。结果表明:采空区基本顶载荷作用时间越长,垮断距越大,岩层裂隙越发育;顶板来压及接近来压时瓦斯宏观流动通道最为发育,贯通性最好,其水平裂隙宽度是来压前的3倍,最利于瓦斯抽采。现场应用来压时抽采效率提高约55%,避免了瓦斯超限。     

煤体损伤与采动瓦斯抽放

钻孔抽放是煤矿瓦斯治理的主要措施之一，但对于透气性较差的煤层，采用常规钻孔抽取的方法效果较差。实践证明，当煤层进行开采时，受到采动影响(即应力状态改变)的煤层，其内部节理、裂隙的产状要素发生显改变，瓦斯的赋存状态发生相应变化，抽排效果显改变。本主要研究采用长壁开采方法时，煤体损伤规律与瓦斯抽取效果的关系。     

余吾矿瓦斯抽采钻孔有效抽采半径的测定

瓦斯抽采钻孔有效抽采半径是煤矿布置抽采钻孔合理间距的重要依据之一,对瓦斯抽采效果具有非常重要的意义。文章通过对比分析几种常用的有效抽采半径考察方法,结合煤矿现场煤层瓦斯赋存情况,采用相对瓦斯压力指标法对余吾矿瓦斯抽采钻孔进行有效抽采半径考察分析,最后得出在瓦斯抽采钻孔接抽90 d时钻孔孔径113 mm、有效抽采半径为1.4 m的结论,为余吾矿瓦斯抽采设计提供了依据。     

钻孔瓦斯有效抽采半径预测方法探讨

解析了钻孔瓦斯有效抽采半径测定存在的受限因素,分析了压力指标法测定参数之间的灰度关系。建立了灰度预测模型并进行数据预测和现象实测数据比较,提出了压力指标法考察钻孔瓦斯有效抽采半径的灰度预测理论。预测结论为在第25天表压值降至最大值的56%以下,并随着观测时间的累计,预测的表压值具有持续下降的趋势,与现场实测的第23天数据指标相差仅2d。研究结果表明,灰度预测模型的引入为克服考察钻孔瓦斯有效抽采半径过程中的难点问题提供了可靠的预测理论依据和比对参照数据。     

王坡煤矿瓦斯抽采钻孔有效抽采半径研究

为了更好地治理矿井瓦斯,高效地进行瓦斯抽采,需要对矿井瓦斯抽采有效半径进行研究。基于王坡煤矿工作面的实际情况,对抽采钻孔有效半径进行井下实验分析研究,得出了钻孔不同间距条件下抽采纯量、抽采率与抽采时间的相关关系,为矿井的瓦斯治理工作提供有效依据。     

煤层瓦斯抽采钻孔抽采半径考察技术研究

采用FLAC3D数值模拟软件研究了抽采钻孔周围应力、位移及瓦斯压力的分布特征,并在现场进行了抽采半径的实测,验证了数值模拟结果的正确性。研究表明:采用数值模拟和现场测试相结合的方法,能够方便、快速地确定抽采钻孔的合理布置间距,对节省抽采半径的考察时间和合理布置抽采钻孔有一定的指导意义。     

煤矿钻孔抽采瓦斯技术研究

瓦斯灾害严重威胁煤矿安全,瓦斯抽采是防治瓦斯灾害最有效的措施,通过合理布置钻孔、选择有效的封孔方法,以达到钻孔最优的抽采效果。顺层交叉钻孔布置方式抽采瓦斯和采空区高位钻孔抽采瓦斯是有效解决采煤工作面瓦斯超限的重要措施,为煤矿的安全生产提供了保障。