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登錄鉆孔瓦斯抽采
關注創建者:匿名 創建時間:2021-08-23

鉆孔瓦斯抽采的實例教程
為了識別鉆孔間距對煤層瓦斯抽采的影響及如何實現高效抽采,基于流固耦合模型,建立三維幾何模型,使其更接近現場實際,借助 COMSOL 軟件模擬某煤礦鉆孔不同間距的瓦斯抽采過程,利用瓦斯壓力為 0.74 MPa 等壓面三維立體圖使有效抽采區域可視化,通過計算有效抽采區域體積大小,量化分析鉆孔間距對抽采效果的影響。結果表明:單一鉆孔抽采 120 d 時,有效抽采半徑約為 1.5 m;當布置多個鉆孔且鉆孔間距 d 為 5 m,抽采 120 d 時,瓦斯壓力為 0.74 MPa 的等壓面圍繞所有鉆孔近似呈圓柱狀但向內部凹陷(即出現空白帶);鉆孔間距 d 為 2.1、3、4、5、6 m時,有效抽采區域體積 V 的大小順序隨著時間的增長而改變,抽采 120 d 時,Vd=5 m>Vd=4 m>Vd=3 m> Vd=2.1 m>Vd=6 m。綜合分析瓦斯壓力等壓面三維立體圖和有效抽采區域體積的大小順序,確定該礦鉆孔的較優間距為 4 m。研究提出的以有效抽采半徑、疊加效應、三維瓦斯壓力等壓面的形狀及有效抽采區域體積大小為指標的鉆孔間距數值計算考察方法,可為煤礦井下鉆孔間距優化布置提供參考。
具體部分內容見下文。掌握了這個案例就基本掌握瓦斯抽采相關內容,需要的私信聯系。
展開 此案例為巷道開挖過程鉆孔施工煤巖體應力擾動時,煤體滲透率演化發展以及鉆孔抽采。該模型與傳統抽采模型相比具有以下創新點:傳統抽采模型并未考慮巷道開挖引起的采動應力對煤體滲透率的影響,該模型同時考慮巷道開挖與鉆孔施工引起的采動應力對滲透率分布影響,進而引起煤層瓦斯抽采效果。此模型可以看到巷道、鉆孔周圍塑性區域分布,可分析巷道鉆孔周圍主應力、主應變分布,此外該模型為三維抽采模型與二維模型相比更能反映實際抽采狀態。該建模過程分為三步:1.確定初始地應力;2.確定巷道、鉆孔施工引起的采動應力下煤體滲透率分布;3.調用采用應力下煤體滲透率,設置抽采負壓,進行鉆孔抽采瓦斯。
初始應力分布
巷道開挖應力分布
巷道周圍塑性分布
瓦斯壓力分布
鉆孔周圍滲透率分布
鉆孔周圍瓦斯壓力分布
展開 為考察鉆孔設計參數的差異對瓦斯抽采半徑的影響,采用COMSOL數值模擬研究瓦斯抽采半徑在不同鉆孔布置方式和設計參數下的影響規律。研究發現,消突區域隨著抽采鉆孔間距的增大而增大,不同鉆孔間隔下的布置方式對抽采效果有較大影響。另外,消突區域直徑隨著鉆孔直徑的增大也逐漸增大,相比單個順層鉆孔,鉆孔耦合時,鉆孔直徑的變化對瓦斯抽采效果影響不大,因此在順層多孔耦合的條件下,通過增大鉆孔直徑的方法來擴大消突區域是不可行的。隨著抽采時間的延長,順層、多孔耦合鉆孔的消突區域逐漸增大,其消突區域有一個閾值,一段時間后,再繼續抽采瓦斯已經沒有效果。隨著抽采負壓的增大,鉆孔抽采影響半徑有小范圍增大,但增大的幅度遠遠小于抽采負壓的增大幅度,直到穩定在某個定值上。隨著抽采時間的增加,順層鉆孔單孔的抽采瓦斯流量逐漸降低,且降低的幅度逐漸減弱,最終逐漸靠近于某一個定值。單孔瓦斯流量與抽采時間之間呈現指數關系,并對此結論進行現場驗證,研究結果對煤礦瓦斯抽采鉆孔設計具有一定指導意義。
展開 基于雙重孔隙介質模型的煤層熱流固瓦斯抽采 ¥200
該模型為低滲透煤層注熱,鉆孔瓦斯抽采過程。本模型采用雙重孔隙介質模型,在此基礎上耦合溫度場、煤巖變形場。需要該模型的請聯系:QQ1045343728
網格劃分
瓦斯壓力云圖
鉆孔周圍x方向應力分量
鉆孔周圍y方向應力分量
鉆孔周圍z方向應力分量
鉆孔周圍x方向應變分量
鉆孔周圍y方向應變分量
溫度云圖
煤層瓦斯壓力變化曲線
體載荷
體應變
本案例分析鉆孔周圍水力割縫引起的瓦斯卸壓狀況,以鉆孔周圍有裂縫與無裂縫為例。鉆孔周圍裂縫為隨機裂縫,兩種情況條件設置相同。從圖中可以看到,鉆孔周圍在隨機裂縫影響下,瓦斯卸壓程度比無裂縫時要明顯造成這種原因可能與裂縫中滲透率比煤層中大,引起增透效果。

鉆孔瓦斯抽采的最新內容
為了識別鉆孔間距對煤層瓦斯抽采的影響及如何實現高效抽采,基于流固耦合模型,建立三維幾何模型,使其更接近現場實際,借助 COMSOL 軟件模擬某煤礦鉆孔不同間距的瓦斯抽采過程,利用瓦斯壓力為 0.74 MPa 等壓面三維立體圖使有效抽采區域可視化,通過計算有效抽采區域體積大小,量化分析鉆孔間距對抽采效果的影響。
該建模過程分為三步:1.確定初始地應力;2.確定巷道、鉆孔施工引起的采動應力下煤體滲透率分布;3.調用采用應力下煤體滲透率,設置抽采負壓,進行鉆孔抽采瓦斯。
初始應力分布
巷道開挖應力分布
巷道周圍塑性分布
瓦斯壓力分布
鉆孔周圍滲透率分布
鉆孔周圍瓦斯壓力分布
本案例分析鉆孔周圍水力割縫引起的瓦斯卸壓狀況,以鉆孔周圍有裂縫與無裂縫為例。鉆孔周圍裂縫為隨機裂縫,兩種情況條件設置相同。從圖中可以看到,鉆孔周圍在隨機裂縫影響下,瓦斯卸壓程度比無裂縫時要明顯造成這種原因可能與裂縫中滲透率比煤層中大,引起增透效果。
隨著抽采時間的增加,順層鉆孔單孔的抽采瓦斯流量逐漸降低,且降低的幅度逐漸減弱,最終逐漸靠近于某一個定值。單孔瓦斯流量與抽采時間之間呈現指數關系,并對此結論進行現場驗證,研究結果對煤礦瓦斯抽采鉆孔設計具有一定指導意義。
該模型為低滲透煤層注熱,鉆孔瓦斯抽采過程。本模型采用雙重孔隙介質模型,在此基礎上耦合溫度場、煤巖變形場。