顺层瓦斯抽采钻孔内负压分布规律研究.pdf

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1、堪幺分(2014—05)DOI：10．13347／_j．cnki．mkaq．2014．05．001顺层瓦斯抽采钻孑L内负压分布规律研究王凯，赵旭生，戴林超(中煤科工集团重庆研究院有限公司，重庆400037)摘要：通过理论分析，假定钻孔孔壁瓦斯流入的3种形式，建立简单的数学模型，得出了顺层瓦斯抽采钻孔内负压分布的规律，推导出顺层瓦斯抽采钻孔的极限长度并进行了实例的计算。针对传统抽采方法，结合瓦斯抽采钻孔内负压分布规律提出了改进的建议并进行比较，阐述了新式抽采方法的优越性。关键词：顺层瓦斯抽采；钻孔内负压分布规律；钻孔极限长度；抽采方法中图分类号：TD712．61文献标志

2、码：A文章编号：1003—496X(2014)05—0001—04ResearchonNegativePressureDistributionLawforBeddingGasExtractionBoreholeWANGKai，ZHAOXusheng，DAILinchao(ChinaCoalTechnologyandEngineeringGroupChongqingResearchInsthute，Chongqing400037，Ch／na)Abstract：Assumedthreeformsofdrillholewallmethaneinflowthroughthet

3、heoreticalanalysis，thearticlesetupsimplemathematicalmodel，obtainednegativepressuredistributionlawforbeddinggasextractionborehole，andderivedlimitlengthofforbeddinggasex-tractionboreholeandperformedthedemonstrationcalculation．Thearticleputforwardimprovementsuggestionswhichcombinedwiththen

4、egativepressuredistributionlawofdrillingforbeddinggasextractioninviewofthetraditionalextractionmethods，describedad--vantagesofnewextractionmethod．Keywords：beddinggasextraction；negativepressuredistributionlawinborehole；limitlengthofborehole；extractionmethod顺层钻孑L抽采瓦斯技术不仅是煤矿预防瓦斯事是瓦斯气体由煤层向钻

5、孔内流动，第2个过程为瓦故的重要措施之一，也是开采煤层气的有效方法。斯气体在钻孔内流动，在这2个过程中均是压力梯随着煤矿采掘装备及工艺的不断升级，钻机钻进长度(压差)提供了瓦斯气体流动的动力。如图1。度越来越长，尤其是近年来国内钻机钻进能力由q∞300m以内发展到100011以上，顺层长钻孔瓦斯抽IJJIiIIlIII采技术得到越来越多的推广应用。由于瓦斯气体流动过程中的沿程阻力和局部阻力作用，孔口负压在0L向孔底传递时会产生压损现象。目前，国内外学者图1钻孔内瓦斯流动过程对矿井瓦斯抽采理论的研究成果大都是针对几十米的浅钻孑L，均未考虑瓦斯在钻孔内流动的黏性力学煤层中

6、的瓦斯压力与钻孔内的负压形成压差致影响，那么随着钻孔长度的不断增加，压降问题就不使煤层中的瓦斯气体涌人钻孔，而孔口与孔内产生能忽略，在瓦斯抽采的设计方面就会缺乏一些理论的压差使得钻孔中的瓦斯气体源源不断的被抽出，指导，存在着一定的盲目性。因此，对顺层瓦斯抽采因此这2个流动过程可以建立相应的2个流动模型钻孔孔内负压分布规律进行了研究。来表征。1．1煤层瓦斯向钻孔内流动模型1顺层瓦斯抽采钻孔内负压分布理论分析煤层中瓦斯流动的流场属于非稳定流场，即流顺层钻孔抽采瓦斯分为2个过程：第1个过程场中任何一点的瓦斯流速、流向和压力均随时间而发生变化。取距孔口距离处的微元段为研究对基

7、金项目：中煤科工集团重庆研究院有限公司青年创新基金资助项象，借鉴经典的穿层钻孔周围煤层瓦斯径向流动理目(2013QNJJ35)论，假设煤层均质且各项同性，渗透率恒定，以达西·2·蟮蜀拿(第45卷第5期)定律为基础，根据多孑L介质动力学、煤层瓦斯吸附理力与钻孔孔内压力的压差就越小，煤壁向钻孔内涌论和热力学可推导出如下方程组：入的瓦斯流量就越小，因此煤层中瓦斯流入钻孑L内的流量与孔内负压是密切相关的。前面已经阐述了div(=一警顺层瓦斯抽采钻孔内负压沿孔长衰减的现象是存在K：一～．gradp的，假定距离孔口长度处的绝对压力值为P()，则P()是不断增大的