倾斜煤层水力冲孔有效影响半径数值模拟研究

作者

华明国姚邦华李建伟
单位

潞安集团余吾煤业有限责任公司河南理工大学安全科学与工程学院山西晋煤晟泰能源有限公司
摘要

针对目前水力冲孔技术研究较少考虑倾斜煤层水力冲孔卸压范围随方向变化的特点及煤层倾角对水力冲孔卸压有效半径影响的问题，以某煤矿3号煤层为研究对象，利用多物理场耦合数值模拟软件COMSOL Multiphysics 对倾斜煤层水力冲孔有效影响半径进行了数值模拟，研究了不同方向上的钻孔有效抽采半径。数值模拟结果表明：在冲孔作用下，抽采影响范围随抽采时间的增加而不断扩大，但扩展速度随时间下降；在冲孔卸压作用下，煤层渗透性大大增加，钻孔周边影响范围呈近似椭圆形分布；连续抽采90 d后，上部方向的影响半径为6 m左右，下部方向的影响半径为4 m左右，水平方向的影响半径为5 m左右；为了确保抽采达标，该煤层水力冲孔钻场横向钻孔布置间距设定为3.5 m左右，纵向钻孔布置间距为4.0 m左右。该研究结果对于优化水力冲孔工艺参数、指导抽采钻孔的准确布置、提升矿井的瓦斯治理效果具有重要的现实意义。
关键词

煤炭开采倾斜煤层瓦斯抽采钻孔水力冲孔有效影响半径煤体变形-渗流气固耦合模型
基金项目(Foundation)

“十三五”国家科技重大专项项目（2016ZX05067006-001）；国家自然科学基金项目（U1704129）；河南省高校基本科研业务费专项资金资助项目(NSFRF180330)
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这篇文章属于2020封面文章（《工矿自动化》）（48篇）