急倾斜煤层瓦斯钻孔有效抽采范围的精准确定

• 作者: 王刚 李怀兴 常博
• 来源期刊: 煤炭科学技术
• 关键词: 急倾斜煤层 瓦斯抽采 有效抽采范围 瓦斯渗流
• 年，卷（期）: 2021,（5）
• 所属期刊栏目: 深部煤层瓦斯精准抽采专题|Topic on Accurate Gas Drainage in Deep Coal Seams
• 页码范围: 91-99
• 页数: 9页
• 分类号: TD712
• 语种: 中文

摘要

为了明确急倾斜煤层瓦斯抽采钻孔的有效抽采范围,合理布置抽采钻孔位置,以乌东煤矿43号煤层为例,利用数值模拟得到急倾斜煤层瓦斯钻孔有效抽采范围随时间变化规律,建立急倾斜煤层钻孔周围气体渗流单元模型,推导了急倾斜煤层有效抽采范围的数学模型并结合现场实测结果对数值模拟和数学模型进行验证,且平均相对误差率较小(均小于5％).数值模拟结果显示:与常规煤层瓦斯钻孔有效抽采范围相比,急倾斜煤层有效抽采距离与抽采时间呈非线性关系;在抽采过程中,有效抽采范围随时间的增加,在钻孔平面不同方向上扩展速度不同,最终趋于稳定后有效抽采范围呈椭圆形区域.通过对急倾斜煤层钻孔周围煤壁上受力状态分析,认为有效抽采范围出现差异的原因主要是钻孔的出现改变了原有的地应力的分布状态,钻孔周围煤壁的稳定性遭到破坏,其附近一定范围内的煤体物理力学性质发生改变,此外,地应力的重新分布对钻孔周围煤层渗透率也产生一定影响.为定量研究垂直于钻孔二维截面上有效抽采范围随时间变化的发展趋势,通过急倾斜煤层有效抽采范围的数学模型得到急倾斜煤层有效抽采范围表达式,分析不同方向上抽采距离扩展速度造成的差异程度,对急倾斜煤层瓦斯抽采钻孔的现场应用具有一定指导作用.