基于ANSYS的瓦斯抽放时间及钻孔间距的分析.pdf

《基于ANSYS的瓦斯抽放时间及钻孔间距的分析.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、2012年4月矿业安全与环保第39卷第2期基于ANSYS的瓦斯抽放时间及钻孔间距的分析杨夺，张忠成(内蒙古科技大学矿业工程学院，内蒙古包头014010)摘要：对五虎山煤矿1201综采工作面回风巷煤壁前方应力分布进行了分析，采用ANSYS有限元软件对工作面回风巷瓦斯抽放进行数值模拟，叙述了计算模型的建立过程，并绘制出网格划分图及瓦斯压力分布图。通过模拟结果确定了钻孔的瓦斯抽放半径和抽放时间，可在提高瓦斯抽放率的同时确保工作面的安全生产。关键词：瓦斯抽放时间；钻孔间距；瓦斯抽放半径；数值模拟中图分类号：TD712．6文献标志码：A文章编号：1008-4495(2012)02-0

2、073-04瓦斯抽放是降低高瓦斯矿井瓦斯涌出量、防止放率，影响了瓦斯抽放效果。预抽时间过长也影响瓦斯爆炸及煤与瓦斯突出灾害的重要措施。检验瓦了生产进度，所以科学合理地确定钻孔间距和抽放斯抽放效果的主要指标有瓦斯抽放量和瓦斯抽放时间十分必要。我国主要采用瓦斯含量、瓦斯压力率。提高瓦斯抽放效率的主要途径是在瓦斯抽放过和相对瓦斯压力等指标来确定钻孔间距，而抽放时程中尽可能多地抽出瓦斯，这就需要提高煤层透气间主要依据《煤矿安全规程》确定。性系数并不断改进抽放工艺。在瓦斯抽放过程中既五虎山煤矿1201工作面煤层赋存比较稳定，煤要多抽出瓦斯，又要降低抽放成本，而不合理的钻孔层平均厚度4

3、27m，倾角为6。～1O。，顶底板均为页数量和抽放时间是导致抽放成本较高的主要原因。岩，煤层节理比较发育，工作面构造较为复杂，多条因此，合理确定钻孑L间距和抽放时间是保证较好抽断层在采面发育且落差较大、延伸较长，对掘进和回放效果和降低抽放成本的关键。笔者主要利用采都将造成极大影响。由于受煤层地质条件和周围ANSYS模拟结果确定合理的钻孔间距和抽放时间，开采扰动的影响，在测试煤层参数时瓦斯压力起伏取得了较好的效果¨。较大，所以瓦斯压力值和瓦斯含量值难以实现连续、准确地测试，采用绝对压力指标法和绝对含量指标1问题的提出法失去了可能性。当抽放钻孔作业时，其周边的测乌达矿区五虎山煤

4、矿位于内蒙古自：冶区贺兰山北压孑L压力值会相应地降低。因此，采用相对压力指段煤田乌达矿区的南部，核定生产能力为1．5Mt／a。矿标法确定瓦斯抽放影响半径。井通风系统为分区式，九层盘区、十二层盘区均采用负2计算模型的建立压抽出式通风，各安设2台主要通风机，1台工作、1台备用。由于1201工作面瓦斯涌出量达15．935m3／min，拉普拉斯方程能够控制渗流问题和热分析问回采工作面有效通风净断面积为5ITI，通风所能解题，要想解决渗流问题必须采用热分析，相关的换算决的工作面最大绝对瓦斯涌出量为7．5In／min，不如下：热导率换成渗透系数，岩体介质用温度场介质能完全解决瓦斯问题，

5、所以需要抽放瓦斯。现有的替换，孔隙压力用温度替换，比热容用抽放压力替瓦斯抽放钻孔布置以经验为主，有的地方钻孔过于换，这样就可以采用ANSYS有限元软件中温度场分密集，钻孔影响范围重复交叉，造成较大的浪费；有析功能进行渗流场分析的地方钻孔间距过大，钻孔影响范围形成空白带，影确定合理的计算范围非常重要，从理论上讲计算响范围之间的煤壁赋存的瓦斯没有抽出，降低了抽区域越大越好．，但受到多种因素限制。结合模拟计算的特点、瓦斯抽放半径影响作用的范围及五虎山煤矿的钻孔条件，同时考虑到钻孔分布的对称性，建立二收稿日期：2011一O9—06；2011一l1—24修订作者简介：杨夺(1981一

6、)，男，内蒙古包头人，内蒙古科维数值模型。首先对物理环境进行合理简化：技大学矿业工程学院安全工程系教师，主要从事煤矿瓦斯方1)假设1．201工作面煤层是各向同性和连续面的教学及研究工作。的，并且为水平分布，煤体中的断层、裂隙暂不考虑；．73·2012年4月矿业安全与环保第39卷第2期间步长，模拟极限抽放时问3个月内的瓦斯压力变影响范围较大，也就是能够较早地把水平方向的瓦化情况。斯抽放出去，所以在相同的时间内，与间距为5m钻通过模拟发现，钻孔抽放半径水平方向相互影孔相比较，水平方向能够多抽出一些瓦斯，从而提高响所需时间：在钻孔间距为5m时，需要抽放10d就抽放率。依据五虎山煤

7、矿目前抽放情况，当钻孔直可以相互重叠；当钻孔间距为6m时，需要抽放30d径为94mm，钻孔间距为6m时，抽放70d就可以将才能重叠；而钻孔间距为7m时，则需要50d。说明煤层中赋存的瓦斯有效地抽出。在不受采掘接替影间距不同的钻孔要达到相同的瓦斯压力所需的时问响时钻孔间距可以适当增大，同时从经济角度出发，是不同的，间距越大所需时间越长。间距较小的钻钻孔间距增大，可以减少抽放钻孔数量，从而减少打孔两孔抽放影响范围提前重叠，钻孔间距越小，抽放钻成本。速度越大(限于水平方向)。抽放效果是指使垂向煤从模拟分析结果可见，钻孑L