顺煤层钻孔抽放瓦斯数值模拟与应用.pdf

第30卷 第 l1期 北 京 科 技 大 学 学 报 VO1．30N0．11 2008年 11月 JournalofUniversityofScienceandTechnologyBeijing Nov．2008 顺煤层钻孔抽放瓦斯数值模拟与应用 丁厚成 蒋仲安 韩云龙2 1)北京科技大学土木与环境工程学院，北京 100083 2)安徽工业大学建筑工程学院，马鞍 山243006 摘 要 为获取顺煤层钻孔抽放瓦斯的合理参数，依据煤层瓦斯流动理论和质量守恒定律，以顺煤层抽放钻孔周围瓦斯流场 为研究对象，建立了钻孔抽放瓦斯流动方程的数学模型．以新庄孜煤矿 5213掘进工作面为例，采用 MATLAB对钻孔瓦斯流 场进行数值模拟，并与矿井的实际抽放情况进行了比较和分析，得出了适合该矿煤层的瓦斯抽放参数．抽放参数可以在淮南 矿区相近煤层赋存条件下推广应用，以利于矿区高瓦斯矿井的安全生产． 关键词 瓦斯抽放；钻孔抽放；数学模型；数值模拟 分类号 TD712 ．6 Numericalsimulation and application ofboreholesalong coalseam formethane drainage DING Ho“cheng¨ JIANGZhongan¨，HAN Yunlong) 。 1)SchoolofCivilandEnvironmentalEngineering，UniversityofSciencenadTechnologyBeijing，Beijing100083，China 2)SchoolofconstructionEngineering，AnhuiUniversityofTechnology，Ma’nashan243006，China ABSTRACT Inordertogainidealparametersofboreholesalongcoalseam formethanedrainage，basedonthegasflow theory in coalseam andthelaw ofmassconservation，amathematicalmodeloftheflow equationfordrainingmethanethroughboreholeswas establishedtostudythemethaneflow fieldarounddrainageboreholesalongcoalseam．No．5213workingfaceofXinzhuangziCoal Minewastakenasthefieldforsimulatingmethaneflow withMATLAB software．Thesimulationresultwascomparedwithactual drainageeffectofthemine．Finally，themethanedrainageparameterssuitabletocoalseam oftheminewereobtainedthroughanaly— sis．TheparameterscanbeappliedandpopularizedinHuainan MiningAreawithsimilarconditionsofcoalseam storage，whichis beneficialtosafetyproductionforhighmethanemines． KEY WORDS methanedrainage；boreholedrainage；mathematicalmod el；numericalsimulation 在煤矿开采中，瓦斯灾害一直是煤矿的主要灾 煤层透气性普遍较低、资金投入不足、瓦斯利用率不 害，在我国煤矿的重大灾害事故 中约70％是瓦斯事 高、封孔质量差、抽放时间短、钻孔工程量不足 故．随着矿井开采 向深部发展，煤层瓦斯含量和矿 等[4-5J，这都直接影响瓦斯抽放率和抽放量 ．目前， 井瓦斯涌出都将随之增大，加大了瓦斯灾害治理的 顺煤层钻孔抽放瓦斯是淮南矿区的主要防治瓦斯措 难度l1；瓦斯抽放是积极防治瓦斯灾害的有效措