预抽瓦斯钻孔抽采效果沿孔长变化规律研究

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本文采用现场试验与数值模拟相结合的方法,研究了预抽瓦斯钻孔孔内负压随孔长变化规律,分析了孔内负压随孔长变化和钻孔在煤层中的孔位漂移对瓦斯抽采效果的影响,得出了相应结论,为预抽瓦斯钻孔合理孔深设计提供参考,对矿井抽采系统优化及区域防突措施设计、验证,具有一定的指导意义。本文以九里山矿16031回风巷预抽瓦斯钻孔为研究对象,采用现场试验、理论分析、数值模拟和现场验证相结合的方法进行研究,具体如下:现场试验方面:采用束管法对预抽瓦斯钻孔孔内负压沿孔长的变化进行了现场测试,通过对测试数据的分析得出其变化规律;对钻孔在煤层内孔位漂移进行了测试;在抽采30d后采用钻屑解吸法对距钻孔0.5m处不同孔深的煤层残余瓦斯含量进行测试,验证所建抽采效果沿孔长变化规律模型的可用性。理论方面:根据煤层瓦斯赋存与流动理论,对影响瓦斯赋存与流动的因素进行分析,根据扩散-渗流理论、质量守恒方程、理想气体状态方程等,建立了瓦斯扩散-渗流方程,为数值模拟提供理论支撑。数值模拟方面:采用Comsol软件对不同透气性系数条件下的预抽瓦斯钻孔孔内负压随孔长变化对抽采效果影响进行了数值模拟,得出了在低、高透气性煤层中抽采效果随孔长的变化规律;模拟研究了由于钻孔孔位漂移对瓦斯抽采效果不均衡性的影响效应。本文最终研究得出了预抽钻孔孔内负压沿孔长变化规律、在钻孔孔位漂移、透气性变化等因素影响下抽采效果随孔长的变化规律,研究结果表明:相同抽采时间内,低透气性煤层抽采效果不均衡性随孔长变化不明显,高透气性煤层则变化明显;钻孔孔位漂移会加剧抽采效果的不均衡性。
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