基于FLAC^3D的瓦斯抽采半径数值模拟方法研究.pdf

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1、总第194期doi：10．3969／j．issn．1005—2798．2015．10．005基于FLAC3D的瓦斯抽采半径数值模拟方法研究华明国，傅聪(1．潞安集团余吾煤业公司，山西长治046103；2．潞安集团古城煤矿建设管理处，山西长治046100)摘要：随着高瓦斯矿井开采深度的加深，抽采任务日益加重，传统的瓦斯抽采半径测试方法步骤繁琐、耗时长．已经满足不了要求，寻找一种快速测试抽采半径的方法具有重要意义。利用瓦斯在煤层裂隙结构中的流动规律建立钻孔瓦斯径向不稳定流动微分方程，并建立数值模型模

2、拟煤层抽采钻孔周围瓦斯压力分布．最后通过余吾煤业现场实测进行模拟结果验证。结果表明：利用计算机软件FLAC。确定抽采半径的方法具有方便、快速和准确的特点，对快速测定抽采半径和合理布置钻孔具有重要意义。关键词：抽采半径；数值模型；瓦斯压力；FLAC中图分类号：TD712文献标识码：A文章编号：1005—2798(2015)10·0012—03GasExtractionRadiusNumericalSimulationResearchbasedonFLACDHUAMing-guo，FUCong(1．

3、YuwuMiningCompanyof缸nGroup，Changzhi046103，China；2．GuchengMineConstructionManagementOfficeofLuanGroup，Changzhi046100，China)Abstract：Thishasgreatsignificancethatthetraditionaltestmethodstepnumerousgasextractionradius，itstimeconsuming，alreadycannotsatis

4、fytherequirementalongwiththegasmineminingdepthincreasingextractiontask，tofindarapidmethodtotesttheradiusofextraction．Flowlawofgasfracturestructureisusedtoestablishgasdrillingradialdiferentialequationofunsteadyflow，andtoestab-lishanumericalmodeltosmul

5、atetheextractionofcoalseamgaspressuredistributionaroundthedrilling，finally，wesimulatedcoalfieldtestingresultsshowoncoalseam．TheresultsshowthattheuseofcomputersoftwareFLAC。todeterminetheradiusofextractionmethodhasthecharacteristicsofconvenient，fastand

6、accurate，fortherapiddeterminationofextractionradiusandthereasonablear—rangementofboreholeisofgreatsignificance．Keywords：radiusofextraction；thenumericalmodel；gaspressure；FLAC随着高瓦斯矿井开采深度的加深、瓦斯含量和瓦目前主要的测定方法是钻孔测试法．该法通过施工斯压力的加大，使得瓦斯治理工作日益艰巨，抽采任抽采钻孔和测试钻孔来测

7、定一定范围内的瓦斯压力务也越来越繁重。抽采半径的测定是施工抽采钻孔分布或者瓦斯涌出情况，从而确定有效抽采半径。的依据和基础，传统的抽采半径测定方法需要严格的该方法周期长、见效慢，并且对测试环境要求较高。测定环境。且施工钻孔工程量大、耗时长。由于实际现2数值模拟方法确定钻孔抽采半径场条件的限制，准确测出结果难度较大，因此寻找一种快速测定抽采半径的方法具有重要意义_1]。2．1煤层钻孔周围瓦斯流动基本方程周世宁院士相关研究表明：煤层瓦斯流动经过l抽采半径的定义和测定方法一个从孑L隙结构到裂隙场的过程

8、。即扩散和渗透流动互相作用，一直存在，但是由于实际煤粒尺寸不如图1所示，按照影响程度的不同可将抽采半径分为影响半径和有效半径。受钻孔抽采影响而大，煤体裂隙结构对煤层瓦斯流动起决定性作用，而不是孔隙结构，因此用Darcy定律作为研究煤层瓦导致瓦斯压力下降的影响区为影响半径，而有效半斯流动的规律是可行的_4J。径则与瓦斯压力、煤层透气性系数及抽采参数有关。收稿日期：2015-07-06作者简介：华明国(1982一)，男，江苏扬州人，博士，工程师，从事安全技术管理工作。12华明国等：基于FLAC的瓦斯