穿層鉆孔瓦斯抽采有效半徑的時(shí)變規(guī)律研究.pdf

1、當(dāng)前我國(guó)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(xiǎn)性呈增加趨勢(shì)，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(qiáng)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(jìn)行礦井瓦斯抽采并積極的開(kāi)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(hù)環(huán)境，增加企業(yè)效益。
　　抽采半徑是進(jìn)行抽采設(shè)計(jì)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(shí)間的不同，開(kāi)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(shí)意義。
　　本文以滲流力學(xué)、巖石力學(xué)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(dòng)數(shù)學(xué)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(jì)算機(jī)編程技術(shù)開(kāi)發(fā)了計(jì)算鉆孔抽采半徑的數(shù)值分析軟件，實(shí)現(xiàn)了對(duì)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(shí)間對(duì)鉆孔有效抽采半徑影響的時(shí)變模型。通過(guò)與現(xiàn)場(chǎng)考察結(jié)果的對(duì)比分析，驗(yàn)證了軟件解算結(jié)果的可靠性，為研究成果

3、的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
　　本文的通過(guò)研究得到了以下結(jié)論:
　　①通過(guò)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析，結(jié)合達(dá)西定律的力學(xué)特征分析，對(duì)吸附作用對(duì)含瓦斯煤體滲透特性的影響做了假設(shè)，通過(guò)力學(xué)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(duì)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(duì)煤體滲透率影響的數(shù)學(xué)模型，并在進(jìn)行合理假設(shè)的條件下建立了計(jì)算鉆孔抽采半徑的數(shù)學(xué)模型。
　?、弁?/p>

4、過(guò)對(duì)現(xiàn)代數(shù)值模擬技術(shù)的對(duì)比分析，確定了采用有限體積法為求解鉆孔瓦斯流動(dòng)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(yǔ)言編制解算程序，實(shí)現(xiàn)了鉆孔周?chē)咚箟毫Ψ植嫉臄?shù)值解算;
　?、芡ㄟ^(guò)對(duì)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(shí)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(shí)變規(guī)律;
　?、堇矛F(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)鉆孔周?chē)后w瓦斯壓力和突出預(yù)測(cè)指標(biāo)的方法，考察了鉆孔抽采半徑隨時(shí)間的變化規(guī)律，并與數(shù)值解算