软煤夹层水射流层状卸压增透抽采瓦斯数值模拟及试验

• 作者: 刘晓 李勇 宣德全 胡世雄 荆天祥 徐森
• 来源期刊: 煤田地质与勘探
• 关键词: 软煤夹层 层状卸压 瓦斯抽采 数值模拟 多物理场耦合 新义煤矿
• 年，卷（期）: 2021,（2）
• 所属期刊栏目: 煤层气开发地质理论与工程实践
• 页码范围: 54-61
• 页数: 8页
• 分类号: TD713
• 语种: 中文
• DOI: 10.3969/j.issn.1001-1986.2021.02.007

摘要

水力冲孔是煤层瓦斯增透抽采的主要技术措施,其主要以出煤量考察卸压效果,但是也存在出煤量大、卸压不均一、应力易集中等问题.因此,提出软煤夹层水射流层状卸压增透抽采瓦斯技术,考虑瓦斯压力压缩和煤基质吸附瓦斯膨胀对本体变形的影响,建立应力场、裂隙场、渗流场耦合条件下的多物理场理论模型,并结合COMSOL数值模拟软件对软煤夹层水射流分支数、卸压影响范围内煤体的瓦斯压力和瓦斯含量变化规律进行了研究.研究表明:当水射流分支长半轴为2m,短半轴为0.22 m时,水射流分支数为6个时较为合理;在相同出煤率情况下,相同时间内瓦斯压力和含量均随着与钻孔距离的增加而减小,抽采180 d,水射流层状卸压有效抽采半径约为常规水力冲孔有效抽采半径的2.14倍,且在有效影响范围2m时,水射流层状卸压瓦斯含量降低量为7 m3/t,而常规水力冲孔瓦斯含量降低量为4.1 m3/t,水射流层状卸压瓦斯降低量为常规水力冲孔的1.71倍;在新义煤矿现场试验中发现,当水射流层状卸压出煤率为常规冲孔出煤率的0.29～0.71倍,抽采较高浓度瓦斯时长仍是常规水力冲孔的2倍.软煤夹层水射流层状卸压增透抽采瓦斯技术的提出,对未来煤矿井下软煤夹层水力冲孔技术的发展有着重要的意义,为井下瓦斯的治理提供了新的方法和方向.