精准测试煤层瓦斯含量是煤炭开采中的重要过程。针对现有负压取样方法中影响取样效果的关键参数，通过耦合计算流体力学与离散单元法（CFD-DEM）建立了钻杆模型，对取样过程中风速为6 m/s、12 m/s、18 m/s、24 m/s时和转速为0 r/min、30 r/min、60 r/min、90 r/min、120 r/min、150 r/min时钻杆内部颗粒的运移情况及输运量的影响进行数值模拟分析，并通过自主搭建的负压取样试验装置进行同等变量试验来对模拟结果进行验证，最后通过数值模拟和试验结果来优化取样参数。结果表明：在较低风速6m/s的风流下，钻杆内部的颗粒会形成堵塞无法被顺利输运，在18m/s和24m/s的高风速下颗粒可以以较快时间输运到钻尾但取样量波动较大，在12m/s的风速下，颗粒可以被顺利输运且钻尾的取样量较为稳定，对钻杆的取样风速取12m/s最佳；对于转速实验，钻杆的转速对输运效率的整体影响随着风流速度的提高而逐渐降低，在18m/s和24m/s的风速下，钻杆不同转速的影响作用几乎可以忽略，但在12m/s的风速下，钻杆的旋转可以提高输运效率，当转速超过100r/min时输运效率反而开始下降，输运效率随着转速的提高呈现先增加后减少的趋势，根据对输运量和转速的拟合方程结果，对取样过程中的钻杆设定在90～110r/min为最佳取样转速，数值模拟与试验结果可以对取样过程中的参数进行优化，进一步提高定点取样效率。最后使用优化后的负压取样参数在新元煤矿进行现场应用，对现场同一地点不同方法取得的煤样进行测定对比，结果表示，负压定点取样方法比原有方法的测定值平均提高了26%，采用优化后的负压定点取样方法不仅能够精准快速地获取待测试煤样，而且显著提高了瓦斯含量的测试精准性。

1 负压定点取样方法
1.1 负压定点取样原理
1.2 负压定点取样理论模型
1.2.1气相控制方程
1.2.2颗粒相控制方程
2 瓦斯含量定点取样钻杆钻进数值模拟
2.1 数值模型的建立
2.2 模拟结果分析
2.2.1钻杆钻进过程煤屑运移阶段
2.2.2不同风速下数值模拟分析
2.2.3不同转速下取样量分析
3. 负压输运试验系统
3.1 试验装置
3.2 试验方法
3.3 试验结果分析
3.3.1风速影响输运量试验
3.3.2转速影响输运量试验
4. 现场应用
5.结论

李辉,伊嘉辉,王熔华,等.煤层瓦斯含量负压定点取样规律研究及应用[J/OL].采矿与安全工程学报,1-14[2024-09-13].http://kns.cnki.net/kcms/detail/32.1760.TD.20240912.1401.002.html.