基于COMSOL的煤层分段水力造穴卸压增透效果数值模拟研究
2021-07-13唐文杰
煤 2021年7期
唐文杰
(潞安化工集团有限公司 市场技术部,山西 长治 046000)
近年来,随着煤炭开采深度和开采水平的延伸,开采条件更加复杂,出现高地应力、高瓦斯、低渗透性和低强度等典型“二高二低”的煤层开采特征,本煤层钻孔瓦斯抽采难度也日趋增大,水力造穴技术在高瓦斯和突出矿井得到了广泛应用[1-4]。作为低渗煤层卸压增透的有效技术之一,国内外学者对水力造穴技术做了大量研究,分别从理论、实验、数值模拟、新工艺等方面对传统水力造穴技术做了改进,提高了本煤层瓦斯抽采钻孔的抽采量,达到了消除突出和钻孔增透的目的[5-9]。通过研究水力造穴的卸压增透机制,为水力造穴在煤矿井下的应用奠定了理论基础[10-15]。
本文通过对目前水力造穴钻孔及相邻钻孔瓦斯抽采效果进行分析考察,研究了不同造穴半径和造穴间距对造穴增透效果的影响作用及尺度,进一步优化水力造穴工艺参数,从而为其他区域科学实施本煤层钻孔分段水力造穴技术提供了理论依据。
1 本煤层分段水力造穴模拟模型及参数
本煤层分段水力造穴是指在煤矿井下打设瓦斯抽采钻孔的基础上,采用10~20 MPa的高压水在煤体里冲出大量煤体形成直径较大的卸压洞穴,使煤体应力发生变化,并且为瓦斯解吸提供更大的运移空间,在洞穴周围煤体形成许多裂隙,形成瓦斯运移通道,配合瓦斯抽采释放煤体里的瓦斯压力,进而增加煤层透气性,提高瓦斯涌出量[16]。……
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