鉆孔注氮驅(qū)替煤層甲烷效果沿孔長變化規(guī)律研究.pdf

1、我國于2009年8月頒布的《防治煤與瓦斯突出規(guī)定》較之前的《防治煤與瓦斯突出細(xì)則》更立足于超前防治,防突的重點(diǎn)和關(guān)口前移,由局部防突轉(zhuǎn)移到區(qū)域防突,重點(diǎn)強(qiáng)化區(qū)域防突措施。受河南理工大學(xué)瓦斯防治技術(shù)及裝備研究所“井下注氣驅(qū)替煤層甲烷機(jī)理及規(guī)律研究”試驗(yàn)研究的啟發(fā),本論文成功地將煤層注氮?dú)庋乜组L變化規(guī)律的研究應(yīng)用于試驗(yàn)礦井。
　　本文圍繞注氣沿孔長驅(qū)替/置換煤層甲烷效果的規(guī)律展開數(shù)值模擬和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)研究?；谶_(dá)西滲流理論、菲克擴(kuò)散理論、

2、擴(kuò)展Langmuir吸附理論以及氣體狀態(tài)方程,建立了多物理場(chǎng)耦合條件下的氣體流動(dòng)和置換解吸模型,利用 Comsol Multiphysics數(shù)值模擬軟件進(jìn)行了煤層注氣沿孔長變化的數(shù)值模擬。在此基礎(chǔ)之上,在石港煤礦井下開展了注氣置換解吸煤層甲烷沿孔長變化規(guī)律的技術(shù)研究,考察了礦井“邊注邊抽”煤層瓦斯沿孔長置換/驅(qū)替的效果差異,得出了不同注氣壓力條件下,注氣驅(qū)替/置換煤層甲烷效果沿孔長的變化規(guī)律。
　　首先針對(duì)石港煤礦煤層注氣的效果進(jìn)

3、行了考察,通過現(xiàn)場(chǎng)煤層注氣試驗(yàn)得出影響鉆孔注氣驅(qū)替煤層甲烷效果的主要因素不僅包括煤層賦存條件,還取決于注氣參數(shù)以及鉆孔封孔方式。
　　基于煤層滲流及擴(kuò)散特點(diǎn),建立了數(shù)學(xué)模型,利用Comsol Multiphysics軟件進(jìn)行了煤層注氣沿孔長變化的數(shù)值模擬。結(jié)果表明,注氣壓力越小,孔內(nèi)壓力衰減梯度越大,沿孔長越往深部注氣壓力減少的越多;同時(shí)注氣壓力越高,孔內(nèi)氣壓衰減梯度越小。無論是“邊注邊排”措施還是“邊注邊抽”措施,在相同的孔長處