时空效应下水力冲孔有效影响半径研究

为提高煤体渗透率和瓦斯抽采效率,合理确定布孔参数的问题,采用数值模拟、现场试验的方法对水力冲孔有效影响半径进行分析,考察冲煤量、冲煤时间对有效影响半径的影响。研究结果表明:冲煤量越多,渗透率明显提高,其有效影响半径也逐渐增加,冲煤量0.8 t/m时为最优冲煤量,由压力分布曲线可知,在半径2 m范围内,瓦斯压力变化幅度大,随着影响半径的增加,瓦斯压力逐渐增加并趋近于原始煤层瓦斯压力,抽采90 d后其有效影响半径达8 m,研究结果可为煤层瓦斯抽采钻孔布置提供重要参考。

注气驱替煤层甲烷的有效影响半径研究

为了确定井下煤层注气有效影响半径,以煤层瓦斯渗流理论、瓦斯扩散理论、多元气体竞争吸附、能量守恒以及理想气体状态方程为基础,以钻孔周围煤体瓦斯流动场为研究对象,建立了井下注气驱替煤层甲烷的数学模型,并以石港煤矿的实测参数为计算依据,利用Comsol软件对抽采钻孔在不同注气时间、不同注气压力下瓦斯流动进行了数值模拟,发现注气有效影响半径随注气时间和注气压力的增大而增大,为现场注气提供依据。

顺层钻孔抽采煤层瓦斯有效影响半径数值模拟及应用

确定钻孔有效抽采半径是煤矿瓦斯安全高效抽采的关键,本文结合实际矿井的基础参数资料,利用流体力学软件Fluent,通过软件内置的多孔介质模型,对流场区域添加用于表征多孔介质性质的阻力参数来实现对流体在多孔介质中的流动过程的模拟。结果表明:1该工作面的理论有效瓦斯抽采半径约为1.9m,该工作面的抽采间距可设计为4m;2煤层渗透率改变影响瓦斯运移的阻力的变化,从而能大幅影响煤层内瓦斯的运移速度,而抽放负压通过影响瓦斯运移的动力,在一定程度上也会影响钻孔瓦斯流量;3模拟结果与试验结果具有很好的统一。

水力造穴“一孔多穴”模式的有效影响半径数值模拟

以白羊岭煤矿高压水射流“钻孔-造穴”一体化试验为工程背景,采用COMSOL Multiphysics数值模拟软件建立水力冲孔造穴模型,模拟分析造穴钻孔周围煤体应力、瓦斯压力和渗透率的演化规律。在此基础上,考虑了不同造穴半径对瓦斯抽采有效影响半径的影响。结果表明:造穴半径与瓦斯抽采有效影响半径呈正相关的关系。采用流量法对该矿水力造穴有效影响半径进行现场考察,实测结果与模拟结果基本一致,证实了水力造穴的增透效果显著。

水力冲孔有效影响半径的数值模拟研究

水力冲孔有效影响半径是水力冲孔布孔方案设计的重要基础参数,采用Comsol Multiphysics的Solid module and Darcy module建立了水力冲孔煤层瓦斯应力渗流耦合模型,以国内某矿井煤层赋存条件为原型,模拟研究了不同冲出煤量、不同抽采时间条件下的瓦斯压力分布规律特征,确定了水力冲孔有效影响半径与冲出煤量、抽采时间的相关关系,为该矿井水力冲孔的布孔方案设计提供了重要理论依据。

单井提排对土壤脱盐有效影响半径的观测试验

在滨海盐碱土地区 ,竖井抽水、灌排结合、降低地下水位 ,是改土治碱防止土壤返盐的关键。单井提排对土壤脱盐的有效影响半径大于水位降落漏斗半径。在井群布局时 ,应以田间作物生长表现的实际有效距离为依据。

穿层水力冲孔措施在低透煤层中有效影响半径效果考察

为研究水力冲孔措施下煤层瓦斯高效抽采钻孔合理布置参数,提高煤层瓦斯抽采效率,以平煤十三矿己15-17-13051工作面为例,对水力冲孔有效影响半径进行效果考察。通过布置多组试验钻孔,分别对水力冲孔措施前后钻孔瓦斯浓度、瓦斯流量数据进行综合考察,结果表明:水力冲孔措施增大了煤层透气性系数,高效提升了煤层瓦斯抽采率,执行冲孔措施后瓦斯浓度最低可提高至2.05倍、瓦斯纯流量增至2.56倍以上,采用瓦斯流量法确定了己15-17煤层水力冲孔措施实际有效影响半径为4.8~5.9 m,对于指导煤层瓦斯抽采钻孔合理布置具有指导性意义。

倾斜煤层水力冲孔有效影响半径数值模拟研究

针对目前水力冲孔技术研究较少考虑倾斜煤层水力冲孔卸压范围随方向变化的特点及煤层倾角对水力冲孔卸压有效半径影响的问题,以某煤矿3号煤层为研究对象,利用多物理场耦合数值模拟软件COMSOL Multiphysics对倾斜煤层水力冲孔有效影响半径进行了数值模拟,研究了不同方向上的钻孔有效抽采半径。数值模拟结果表明:在冲孔作用下,抽采影响范围随抽采时间的增加而不断扩大,但扩展速度随时间下降;在冲孔卸压作用下,煤层渗透性大大增加,钻孔周边影响范围呈近似椭圆形分布;连续抽采90 d后,上部方向的影响半径为6 m左右,下部方向的影响半径为4 m左右,水平方向的影响半径为5 m左右;为了确保抽采达标,该煤层水力冲孔钻场横向钻孔布置间距设定为3.5 m左右,纵向钻孔布置间距为4.0 m左右。该研究结果对于优化水力冲孔工艺参数、指导抽采钻孔的准确布置、提升矿井的瓦斯治理效果具有重要的现实意义。

水力冲孔有效影响半径数值模拟及现场应用

为了确定2107底抽巷水力冲孔有效影响半径,利用COMSOL Multiphysics数值模拟软件建立水力冲孔模型,模拟分析不同冲煤量情况下水力冲孔周围瓦斯压力变化规律,结果表明:随冲煤量的增加,水力冲孔后瓦斯抽采效果越为显著。采用压降法对该矿冲煤量1.0 t/m的水力冲孔有效影响半径进行现场考察,实测结果与模拟结果基本一致,说明了水力冲孔卸压增透效果显著。

鹤壁六矿超前钻孔有效影响半径的实测及应用

本文介绍了鹤壁六矿超前钻孔有效影响半径的测试方法以及超前钻孔防突措施在六矿的现场应用情况

煤层高压气水混压技术及其有效影响半径测试研究

针对现在煤层纳米级孔隙内瓦斯抽采率低的难题,研发了煤层高压气水混压技术,给出了其高压气水混压的技术原理,即依靠高吸附能力的水分置换出甲烷,再注入高压空气驱替孔裂隙中的水分解除“水锁”效应。在川煤绿水洞煤矿开展了初步现场试验,施工3组气水混注考察钻孔,取样分析了采取技术措施后的残余瓦斯含量在1.76~6.75 m3/t之间(除去一个异常点的含量为10.51 m3/t),通过与原始瓦斯含量(9.02 m3/t)对比,最终确定其气水混注有效影响半径最大可以达到48 m。

瓦斯抽采钻孔有效影响半径测定

预抽钻孔抽采影响半径是瓦斯抽采设计的基本依据,也是瓦斯治理的基础参数。永红煤矿3号煤层为煤与瓦斯突出煤层,矿井采用预抽煤层瓦斯作为区域消突措施,为了获取永红煤矿3号煤层瓦斯抽采影响半径,为3号煤层瓦斯抽采设计提供依据,采用气体压力法测试了3号煤层预抽钻孔瓦斯抽采影响半径,测试结果表明,永红煤矿3号煤层直径为94 mm的预抽钻孔抽采影响半径为2.5 m。根据测试结果,并结合永红煤矿3号煤层平均厚度,建议永红煤矿相邻两个预抽钻孔间距不应大于4.0 m,且应至少布置2排。测试结果为永红煤矿3号煤层区域消突措施的制定提供了重要依据。

突出预测指标Δh_2测定超前钻孔有效影响半径

介绍了目前常用的测定超前钻孔有效影响半径的方法,并对其分析比较。现场结合容光煤矿C5煤层的实际情况,选择钻屑瓦斯解吸指标Δh2,采用常用方法和新方法分别测定了在C5煤层中Φ89mm超前钻孔的有效影响半径。测定结果表明新方法用来测定超前钻孔的有效影响半径同样准确有效。

基于瓦斯抽采流量法确定本煤层钻孔有效影响半径

为了准确地测出新安煤矿现行抽采条件下本煤层抽采钻孔的有效影响半径,在不同钻孔间距条件下采用瓦斯抽采流量法,根据瓦斯抽采流量的变化确定了抽采钻孔的有效影响半径。结果表明:采用瓦斯抽采流量法确定的本煤层抽采钻孔的有效影响半径为1.2 m,这与以往的测试结果相符,说明采用瓦斯抽采流量法测定的本煤层抽采钻孔有效影响半径,可为现场钻孔间距布置提供依据。

低渗煤层淹没射流扩孔瓦斯抽采有效影响半径模拟研究

水射流扩孔是一种适用于松软低透煤层行之有效的瓦斯强化抽采技术。由于六龙煤矿1075抽放巷与被掩护掘进的1075工作面运输巷位于同一水平,为保证其下帮的消突控制范围,不可避免地出现下向钻孔布孔造成淹没射流条件。为考察淹没射流条件下的瓦斯抽采有效影响半径,根据7号煤层瓦斯赋存参数及抽采达标目标,并基于瓦斯流动理论、达西定律和质量守恒定律,在考虑克林伯格效应条件下,采用理论计算与COMSOL数值模拟相结合的方法建立瓦斯抽采流固耦合模型,探讨了不同抽采时长下扩煤量对有效影响半径的影响。结果表明:抽采有效影响半径随抽采时间增长和扩煤量的增加而逐渐增大,但当抽采时长增加到阈值时,随着瓦斯流量的衰减,扩孔有效影响半径的增长幅度明显减弱。由此确定了7号煤层在淹没射流条件下,单孔扩煤量1.03 t/m为宜,此时的扩孔有效影响半径为3.03 m,布孔间排距为5 m×5 m。3个月预抽后经检验达到了良好的消突效果,缓解了该矿因瓦斯治理不到位造成的采掘接替紧张。

高瓦斯厚煤层底抽巷水力割缝有效影响半径测试研究

为评价水力割缝技术在余吾煤矿高瓦斯厚煤层的可行性,在该矿N2203底抽巷采用压降法测试分析了3号煤层的水力割缝有效影响半径。设计了测试方法和钻孔参数,计算确定了施工完水力割缝孔并封孔抽放后40 d为有效测试时间。现场测试结果分析发现,在孔径为94 mm,抽采负压为13 k Pa时,余吾煤矿3号煤层的瓦斯抽采影响半径在封孔抽放18 d后为2 m,25 d后为4 m,45 d的时候接近6 m。

水力冲孔有效影响半径变化规律研究

水力冲孔技术是在石门揭煤和煤巷掘进前实现区域消突的措施之一,由于能实现快速高效的消突而被广泛应用。合理的水力冲孔技术参数是达到水力冲孔效果的技术保证,以潘二矿为研究背景,考察了瓦斯抽采钻孔和水力冲孔措施的有效影响半径,结果表明:经过30 d的抽采,有效影响半径分别为1.5,5.5 m,水力冲孔的有效影响半径提高了2.67倍。以此为基础,研究了水力冲孔措施不同冲孔直径对应的有效影响半径及其变化规律,得出水力冲孔直径与有效影响半径满足指数关系。

基于压降法测定预抽煤层瓦斯穿层钻孔有效影响半径的应用

预抽煤层瓦斯穿层钻孔有效影响半径是实施科学治理瓦斯的基础,以淮北集团邹庄煤矿煤层地质为研究背景,采用压降法对矿井四采区72和8_(2)煤层进行瓦斯穿层钻孔有效影响半径的测试,并利用Origin对穿层钻孔有效影响半径与抽采时间的变化关系进行分析,得出穿层钻孔有效影响半径与抽采时间的函数关系式.结果表明:预抽时间为1,2,3个月时,72煤层穿层钻孔有效影响半径分别为3.0,3.5和4.0 m,8_(2)煤层穿层钻孔有效影响半径分别为2.5,3.0和3.5 m.分别以4.0和3.5 m为邹庄煤矿72和8_(2)煤层穿层钻孔布置间距可有效防止煤与瓦斯突出事故,为煤层开采提供安全保障.

采用钻屑量差值法考察超前排放钻孔有效影响半径

为了提高煤层超前排放钻孔有效影响半径测试工作的效率,在钻屑量指标测试方法的基础上,将施工测量钻孔改为直接施工排放钻孔,即在井下同一位置施工2个排放钻孔,利用2个排放钻孔测试的钻屑量差值来判定超前排放钻孔的有效影响半径,省略了扩孔工序,提高了影响半径的测试效率。采用钻屑量差值法对煤矿现场M5#煤层瓦斯超前排放钻孔的有效影响半径进行考察,考虑到井下条件的复杂性,在测试区域内共布置5个测点,要求测点沿煤层走向不少于2个,沿煤层倾向不少于3个,得出M5#煤层的超前排放钻孔有效影响半径为0.56~0.61 m,并引入钻屑量临界指标验证了结果的准确性。从安全角度考虑,最终确定M5#煤层超前排放钻孔有效影响半径为0.50 m。

水力冲孔有效影响半径的测定

为了确定水力冲孔的有效影响半径,为水力冲孔技术的应用提供合理的布孔参数,分析了水力冲孔技术的消突机理,采用压降法在寺家庄煤矿进行了现场试验。结果表明:压降法简单、准确,便于考察,测试出了寺家庄煤矿15号煤层的水力冲孔有效影响半径为9 m。