瓦斯抽采长钻孔负压沿孔长衰减机制及影响因素模拟研究

• 作者: 徐超 王建文 杜昌昂 周爱桃 王凯
• 来源期刊: 采矿与安全工程学报
• 关键词: 负压衰减 扩散-渗流 数值模拟 物性参数
• 年，卷（期）: 2021,（2）
• 页码范围: 419-428
• 页数: 10页
• 分类号: TD712
• 语种: 中文
• DOI: 10.13545/j.cnki.jmse.2020.0426

摘要

长钻孔具有抽采流量大、抽放时间长的优点,但是由于钻孔长度过长,在瓦斯流动过程中会有负压衰减,负压衰减对抽采效果有着重要影响.通过对瓦斯赋存和瓦斯运移的研究,结合对煤体进行受力分析,根据有效应力原理和吸附膨胀内向应变推导孔隙率和渗透率的演化方程,建立了煤层瓦斯扩散-渗流的模型,得到了计算钻孔内各区段沿程阻力损失的公式.采用COMSOL Multiphysics有限元分析软件针对影响抽采钻孔内负压衰减的因素进行了数值模拟,结果表明:初始瓦斯压力、初始渗透率、初始扩散系数、煤层厚度、钻孔间距与钻孔内的负压损失呈正相关;初始瓦斯压力、初始渗透率、初始扩散系数越大,孔口负压降低速度越快;随着煤层厚度、钻孔间距的增加,孔口负压降低的速度放缓;随着钻孔直径的增加,钻孔内的负压损失呈现出减小的趋势,且孔口负压随时间的降低速度也随钻孔直径的增加减慢.研究结果对于提高瓦斯抽采率以及煤矿安全生产具有一定的指导意义.