采矿与安全工程学报 ›› 2021, Vol. 38 ›› Issue (3): 634-642.doi: 10.13545/j.cnki.jmse.2020.0206
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曹佐勇，王恩元，何学秋，汪皓，刘泉霖，张光辉，罗飞，王聪，徐佑林
摘要： 为高效评价近距离突出煤层群水力冲孔卸压瓦斯抽采效果，基于弹性力学、渗流力学和Klinkenberg效应等理论，建立了包含煤岩变形、瓦斯运移、孔隙率和渗透率演化数学方程的低透气性含瓦斯煤气固耦合模型，采用COMSOL Multiphysics数值模拟软件模拟分析了近距离突出煤层群水力冲孔钻孔周围煤体瓦斯压力与孔径之间的时空演化规律；基于质量守恒定律建立了近距离突出煤层群瓦斯抽采有效影响半径理论计算公式，并在贵州盘江煤电集团公司松河煤矿进行了工程试验及应用。得到以下结论：1) 水力冲孔后，近距离煤层群各煤层的瓦斯抽采变化规律基本同步，水力冲孔的孔洞半径越大，影响半径越大，瓦斯抽采效果越好；2) 现场试验结果显示，水力冲孔显著地改善了煤层瓦斯卸压抽采效果，且距离水力冲孔的孔洞越近，增透与卸压效果越好，瓦斯抽采体积分数和流量越大，考察孔对比结果确定了松河煤矿水力冲孔卸压抽采70 d的有效影响半径为4~5 m；3) 将现场数据代入近距离突出煤层群瓦斯抽采有效影响半径理论公式中，得到的结果与数值模拟结果近似表明该理论公式的可行性。研究结果对近距离低渗透煤层群的瓦斯治理及效果评价具有良好的指导意义。
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