顺煤层平行钻孔抽采瓦斯合理布孔参数的确定方法.pdf

维普资讯 2008年8月 矿业安全与环保 第35卷第4期 顺煤层平行钻孔抽采瓦斯合理布孔 参数的确定方法 张志刚 ，郑志伟 ，文光才 ，孙东玲 (1．煤炭科学研究总院重庆研究院，重庆400037；2．水城矿业集团公司，贵州 水城 553000) 摘 要：通过对煤层内瓦斯渗流过程的理论分析，建立了瓦斯抽采的流动模型，并进行 了解算。利 用所编制的煤矿井下瓦斯抽呆数值模拟分析软件，提出了煤矿井下瓦斯抽采合理布孔参数的确定方法， 并进行了实例计算。结果表明，该方法可以确定顺煤层平行钻孔抽采瓦斯合理布孔参数，用于指导 生产。 关键词：顺煤层；平行钻孔；瓦斯抽采；布孔参数；数值模拟 中图分类号：TD712 ．62 文献标识码 ：A 文章编号：1008—4495(2008)04—0005—03 根据国家安全生产行业强制性标准AQl026— 式中 0—— 煤的最大瓦斯吸附量，rn3／t； 2006((煤矿瓦斯抽采基本指标》4．1条规定…：突出煤 6—— 煤的吸附常数，MPa～； 层工作面采掘作业前必须将控制范围内煤层的瓦斯 p—— 瓦斯压力，MPa； 含量降到煤层始突深度的瓦斯含量以下或将煤层的 p—— 煤的密度 ，t／m3； 瓦斯压力降到煤层始突深度的瓦斯压力以下。若未 — — 煤的孔隙体积， ／ ； 能考察出煤层始突深度的煤层瓦斯含量或压力，则 — — 煤的水分，％； 必须将煤层瓦斯含量降到8 ／t以下，或将瓦斯压 A——煤的灰分，％； 力降到0．74MPa以下。该强制性标准对煤层开采 pN—— 标准大气压，PN=0．1013MPa。 范围内的抽采率进行了规定。目前各矿区普遍采用 2)瓦斯为理想气体，流动过程为等温过程，满 顺煤层平行钻孔对回采工作面的煤层进行预抽和边 足气体状态方程。 采边抽，以减少回采工作面在回采时的瓦斯涌出量， 3)煤层 内的原始瓦斯压力相同 保证安全回采。因此，合理地确定顺煤层平行钻孔 4)煤层渗透性系数为常数且各向同性，但在受 的有关参数，包括钻孔直径、钻孔间距、钻孔长度、抽 钻孔影响的卸压范围内增大。 采时间等，是瓦斯抽采效果好坏的基础。 5)煤层顶底板与煤层相比含瓦斯量很少，可以 认为顶底板基本不含瓦斯。 1 瓦斯渗流模型的建立及解算程序设计 6)瓦斯在煤层中的流动符合达西定律。 瓦斯抽采过程是一个复杂的渗流过程，要确定 在 df时间内煤体单元 (如图1所示)在 ，Y，方 瓦斯抽采的合理布孔参数和抽采时间就必须对瓦斯 向流人流出的净质量流量为 在煤层中的流动规律进行研究。为了便于研究，作 一 d dyd df 以下假设： 1)煤层中的瓦斯含量满足以下方程 ： 一 d dyd df ay r= + 南 一 d dyd df 在df时间内煤体单元流入流出的质量流量为 收稿 日期：2OO7—12—11