基于速度势的多抽采钻孔干扰理论

为得到多抽采钻孔干扰下瓦斯流场的基本特征,基于速度势理论及其叠加原理,对多钻孔共同抽采时的速度场确定方法进行了研究。推导得出等流量双钻孔互扰时的等势线族方程、流线族方程以及速度场分布函数,进而得到双钻孔干扰下的流线、等势线分布特征以及主流线和分流线上的速度变化规律,为钻孔抽采空白带位置计算提供了理论依据,并利用COMSOL Multiphysics进行了模拟验证。结果表明:两钻孔同时抽采时,从钻孔附近到远离钻孔的煤体深部,其等势线形状先是椭圆形,再为伯努利双纽线,最后逐渐趋近于圆形;其瓦斯流线或运动轨迹呈双曲线形式,与单一抽采钻孔流场特征有很大的不同。主流线上的流速最高,分流线上的速度先增大后减小,并在距平衡点1/2个钻孔间距位置达到最大值,钻孔外侧流速比内侧高。抽采空白区一般形成在平衡点位置附近,平衡点到两钻孔的距离之比与其流量成正比。