顺层钻孔抽采煤层瓦斯固气耦合模型的建立与应用.pdf

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1、总第190期doi：10．3969／j．issn．1005—2798．2015．06．006顺层钻孔抽采煤层瓦斯固气耦合模型的建立与应用张玉莹(河南理工大学安全科学与工程学院，河南焦作454003)摘要：将煤体看作双重孑L隙单渗透率的特殊多孑L介质，考虑煤层变形引起的孑L隙率及渗透率变化，瓦斯的渗流扩散及吸附瓦斯解吸过程，建立了煤层瓦斯抽采固气耦合数学物理模型。利用COMSOL软件，模拟研究了钻孔抽采过程中煤层瓦斯的运移规律。研究结果表明：煤层中某一位置的渗流速度变化曲线会随着其与钻孔距离的变化而变化，距离钻孔越远渗流速度达到最大值所用的时间越长，渗流速度最大值

2、也越小。研究结果对治理煤层瓦斯具有重要意义。关键词：固气耦合；瓦斯运移；数值模拟；钻孔瓦斯抽采中图分类号：TD713文献标识码：A文章编号：1005—2798(2015)06—0018—04EstablishmentandApplicationofBeddingSmokeExtractingSeamDrillingGasSolidandGasCouplingModelZHANGYu-ying(SafetyScienceandEngineeringInstituteofHenanPolytechnicUniversity，Jiaozuo454003，China)A

3、bstract：Coalbodywillbeconsideredadualporosityspecialsinglepermeabilityporousmedia，consideringofporosityandpermeabili—tychangescausedbydeformationofcoalseam，thegasseepagediffusionandtheadsorptiongasdesorptionprocess，establishedthecoalseamgasextractioncoupledmathematicalphysicalmode1．U

4、singCOMSOLsoftware，itstudiedthecoalseamgasmigrationregularityduringdrillingextractionprocess．TheresultsshowthattheseepagevelocityCHIVeofcoalseaminonelocationwiththechangeswiththeholedistance，thefartherdistancedrillingseepagethelongerthetimeformaximumspeed，maximumseepagevelocity．Thest

5、udyresultshasgreatsignificanceofcoalseamgasgovernance．Keywords：solidandgascoupling；thegasmigration；numericalsimulation；drillinggasextraction瓦斯事故是煤矿生产过程中最为严重的灾害之孔间距。本文将煤层视为双重孔隙单渗透率的特殊一．通常会造成大量的人员伤亡与巨大的经济损失。多孔介质，综合考虑煤岩体的骨架变形、瓦斯的渗流煤层瓦斯抽采能够有效降低煤层瓦斯含量以及煤层扩散和吸附解吸，建立了钻孔瓦斯抽采固气耦合数瓦斯压力，是防治煤矿瓦斯

6、事故发生的根本性措施学物理模型。并通过COMSOLMuhiphysics软件模之一。研究煤层瓦斯抽采时的运移规律，选用合理拟分析了顺层钻孑L抽采时煤层的瓦斯渗流运移规的抽采负压、钻孑L孔径及布孔间距，对有效进行煤层律．确定了不同布孔方式下不同孔间距的煤层瓦斯瓦斯预抽，防治煤与瓦斯突出有重大的意义吴世预抽率。为抽采参数的选取及钻孔的布置提供了依跃卜等根据石油天然气在孔裂隙双重介质中的渗据流理论，依据相关的实验研究，及对含瓦斯煤层的有1顺层钻孔抽采瓦斯固气耦合模型的建立效应力分析，建立了煤层瓦斯扩散与渗流的物理数学模型。梁冰[4】等通过研究裂隙瓦斯渗流、微孔1．1基

7、本假设隙吸附瓦斯解吸扩散和煤岩体变形等过程建立了耦①将煤层看作是各向同性的忽略瓦斯在运移过合渗流模型。李钢【sl等将煤层视为孔裂隙二重介程中以及煤体变形时的惯性力和体积力等：②假定质，通过MATLAB编程，以满足预抽时间和煤层瓦煤层的顶底板不透气，抽采的瓦斯只来源于本煤层：斯预抽率为条件，确定了本煤层瓦斯预抽的合理布③认为瓦斯抽采的整个过程的温度是不变的．抽采收稿日期：2015-03-23作者简介：张玉莹(1990一)，女，河南新乡人，在读硕士研究生，研究方向为矿井通风理论与技术方面。l82015年6月张玉莹：顺层钻孔抽采煤层瓦斯固气耦合模型的建立与应用第24卷

8、第6期在等温条件下进行；