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采动区瓦斯地面井抽采影响范围及流量变化规律研究

2021-05-10杜子健孙海涛付军辉刘延保

矿业安全与环保 2021年2期

胡 君,杜子健,,孙海涛,,付军辉,刘延保

(1.煤矿灾害动力学与控制国家重点实验室,重庆 400044; 2.重庆大学 资源与安全学院,重庆 400044;3.中煤科工集团重庆研究院有限公司,重庆 400037)

近年来,我国各大煤矿企业正着力发展采动区瓦斯地面井抽采技术。一方面,随着煤矿高产、高效要求的提高,原有的井下瓦斯治理措施已无法满足安全生产的需要,而采动区瓦斯地面井抽采是利用工作面回采时对采场覆岩扰动形成的采动裂隙场,通过回采前地表施工的地面垂直井在该裂隙场内抽采瓦斯,其具有服务期限长、抽采量大、抽采浓度高的优势,可有效缓解工作面、回风巷瓦斯超限的压力[1-2];另一方面,地面井抽采瓦斯浓度高,便于直接集输利用,经济效益显著,可为煤矿企业提供可持续发展的途径和新的利润增长点[3-5]。

研究采动区瓦斯地面井抽采对工作面瓦斯浓度的影响规律,获得地面井抽采瓦斯的影响范围,进而确定合适的井间距,对于下阶段邻近工作面地面井群的合理布置具有重要的指导意义[6]。刘军[7]建立了采动区地面井抽采瓦斯数值模型,并分析了影响地面井抽采效果的因素;尹光志等[8-9]在以含瓦斯煤岩体为各向同性弹塑性介质的基础上,建立了煤岩固气耦合动态模型;杨天鸿等[10]利用考虑了瓦斯吸附、解吸作用的含瓦斯煤岩气固耦合模型,模拟研究了煤层瓦斯卸压抽放过程。笔者借鉴以上研究经验,利用COMSOL Multiphysics数值模拟软件建立采动区瓦斯地面井抽采的三维数值模型,以期获得在受到采动影响的采场覆岩中,地面井抽采范围及抽采瓦斯纯流量的变化规律。……

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