鉆孔注氮驅(qū)替煤層甲烷效果沿孔長變化規(guī)律研究.pdf

1、我國于2009年8月頒布的《防治煤與瓦斯突出規(guī)定》較之前的《防治煤與瓦斯突出細則》更立足于超前防治,防突的重點和關(guān)口前移,由局部防突轉(zhuǎn)移到區(qū)域防突,重點強化區(qū)域防突措施。受河南理工大學(xué)瓦斯防治技術(shù)及裝備研究所“井下注氣驅(qū)替煤層甲烷機理及規(guī)律研究”試驗研究的啟發(fā),本論文成功地將煤層注氮氣沿孔長變化規(guī)律的研究應(yīng)用于試驗礦井。
　　本文圍繞注氣沿孔長驅(qū)替/置換煤層甲烷效果的規(guī)律展開數(shù)值模擬和現(xiàn)場試驗研究。基于達西滲流理論、菲克擴散理論、

2、擴展Langmuir吸附理論以及氣體狀態(tài)方程,建立了多物理場耦合條件下的氣體流動和置換解吸模型,利用 Comsol Multiphysics數(shù)值模擬軟件進行了煤層注氣沿孔長變化的數(shù)值模擬。在此基礎(chǔ)之上,在石港煤礦井下開展了注氣置換解吸煤層甲烷沿孔長變化規(guī)律的技術(shù)研究,考察了礦井“邊注邊抽”煤層瓦斯沿孔長置換/驅(qū)替的效果差異,得出了不同注氣壓力條件下,注氣驅(qū)替/置換煤層甲烷效果沿孔長的變化規(guī)律。
　　首先針對石港煤礦煤層注氣的效果進

3、行了考察,通過現(xiàn)場煤層注氣試驗得出影響鉆孔注氣驅(qū)替煤層甲烷效果的主要因素不僅包括煤層賦存條件,還取決于注氣參數(shù)以及鉆孔封孔方式。
　　基于煤層滲流及擴散特點,建立了數(shù)學(xué)模型,利用Comsol Multiphysics軟件進行了煤層注氣沿孔長變化的數(shù)值模擬。結(jié)果表明,注氣壓力越小,孔內(nèi)壓力衰減梯度越大,沿孔長越往深部注氣壓力減少的越多;同時注氣壓力越高,孔內(nèi)氣壓衰減梯度越小。無論是“邊注邊排”措施還是“邊注邊抽”措施,在相同的孔長處