穿層鉆孔瓦斯抽采有效半徑的時變規(guī)律研究.pdf

1、當前我國礦井中高瓦斯和突出礦井所占比例大，隨著采深的增加，瓦斯危險性呈增加趨勢，礦井瓦斯已成為制約煤礦高效安全生產(chǎn)的決定性因素，加強瓦斯災(zāi)害的研究刻不容緩;礦井瓦斯抽采是解決高瓦斯和突出礦井中瓦斯危害的有效措施，進行礦井瓦斯抽采并積極的開展瓦斯利用，不但可消除瓦斯危害，提高礦井生產(chǎn)能力，還可保護環(huán)境，增加企業(yè)效益。
　　抽采半徑是進行抽采設(shè)計的主要依據(jù)，因此，為提高礦井瓦斯抽采效果，根據(jù)煤層含量、透氣系數(shù)以及預(yù)抽時間的不同，開展確

2、定合理抽采半徑的理論研究和應(yīng)用，具有重要的現(xiàn)實意義。
　　本文以滲流力學、巖石力學等理論為基礎(chǔ)，建立了考慮吸附-有效應(yīng)力耦合作用影響的非線性瓦斯流動數(shù)學模型，并根據(jù)有限體積法推導(dǎo)了模型的數(shù)值解算算法，建立了數(shù)值模型，利用計算機編程技術(shù)開發(fā)了計算鉆孔抽采半徑的數(shù)值分析軟件，實現(xiàn)了對所建模型的數(shù)值求解，得到了煤層瓦斯基本參數(shù)和預(yù)抽時間對鉆孔有效抽采半徑影響的時變模型。通過與現(xiàn)場考察結(jié)果的對比分析，驗證了軟件解算結(jié)果的可靠性，為研究成果

3、的現(xiàn)場應(yīng)用奠定了堅實的基礎(chǔ)。
　　本文的通過研究得到了以下結(jié)論:
　　①通過實驗數(shù)據(jù)的分析，結(jié)合達西定律的力學特征分析，對吸附作用對含瓦斯煤體滲透特性的影響做了假設(shè)，通過力學平衡方程推導(dǎo)出了吸附作用影響下含瓦斯煤滲流模型;
　?、谠诜治隽擞行?yīng)力對煤體滲透率的影響后，以Kozeny方程為橋梁建立了吸附-有效應(yīng)力耦合作用對煤體滲透率影響的數(shù)學模型，并在進行合理假設(shè)的條件下建立了計算鉆孔抽采半徑的數(shù)學模型。
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4、過對現(xiàn)代數(shù)值模擬技術(shù)的對比分析，確定了采用有限體積法為求解鉆孔瓦斯流動方程的最優(yōu)算法，并利用有限體積法推導(dǎo)了方程的數(shù)值解算方法，用go語言編制解算程序，實現(xiàn)了鉆孔周圍瓦斯壓力分布的數(shù)值解算;
　　④通過對數(shù)值解算結(jié)果的數(shù)值分析，得到了鉆孔有效抽采半徑隨時間和煤層瓦斯基本參數(shù)變化的關(guān)系式，即鉆孔有效抽采半徑的時變規(guī)律;
　?、堇矛F(xiàn)場實測鉆孔周圍煤體瓦斯壓力和突出預(yù)測指標的方法，考察了鉆孔抽采半徑隨時間的變化規(guī)律，并與數(shù)值解算