小庄煤矿低透气性煤层氮气促抽瓦斯技术研究

Study on Nitrogen Gas Extraction Technology for Low Permeability Coal Seam in Xiaozhuang Coal Mine

针对彬长矿区小庄煤矿低透气性煤层瓦斯抽采难度较大的问题,采用理论分析和数值模拟相结合的方法,从煤层瓦斯吸附-解析理论出发,揭示了注氮驱替瓦斯的机理。利用COMSOL数值模拟软件,研究了注氮驱替瓦斯的过程,以及不同注氮压力下瓦斯驱替效果。研究结果表明:高压氮气的注入可以降低瓦斯的平衡孔隙压力,从达西定律角度得出氮气的注入使瓦斯横向压力梯度增大,驱使瓦斯朝自由面运移。得出了适用于小庄低透气性煤层的合理抽采孔排距为3 m.数值模拟发现注氮压力为1.2 MPa时驱替效果较好,且不会由于压力过大导致煤层微孔介质破坏。基于此,展开了井下现场试验,注氮驱替瓦斯抽采效果较单抽平均抽采纯量提高了22.6%,确定了氮气驱替瓦斯效果的可行性,为矿井安全高效抽采瓦斯提供理论指导。