基于流固耦合分析的鉆孔抽采封孔效果影響因素研究及應(yīng)用.pdf

1、鉆孔瓦斯抽采是目前煤礦防治瓦斯災(zāi)害事故的最有效技術(shù)措施，而鉆孔封孔質(zhì)量是影響最終瓦斯抽采效果的關(guān)鍵因素。在松軟煤層中煤體具有的粘彈性特征，鉆孔在施工完成后會(huì)發(fā)生持續(xù)的變形甚至破壞失穩(wěn)，從而導(dǎo)致鉆孔封孔失??；同時(shí)，鉆孔施工的煤體，在巷道形成后，經(jīng)歷了多次的應(yīng)力轉(zhuǎn)移，由巷道壁表面往里形成明顯的破壞分區(qū)，也會(huì)導(dǎo)致鉆孔封孔效果變差。
　　本文將原始煤體簡(jiǎn)化為粘彈性體，在基于Mohr-Coulomb強(qiáng)度準(zhǔn)則和飽依丁-湯姆遜體模型強(qiáng)度準(zhǔn)則建立

2、的鉆孔周?chē)后w粘彈塑性分區(qū)力學(xué)模型的基礎(chǔ)上，分析了鉆孔受力變形及漏氣的機(jī)理.在考慮煤體瓦斯壓力、吸附效應(yīng)對(duì)煤體滲透率的影響下，根據(jù)煤層內(nèi)瓦斯非線性滲流規(guī)律，并結(jié)合前面的鉆孔周?chē)硰椝苄粤W(xué)模型，建立了含瓦斯煤巖的流固耦合模型。利用COMSOL Multiphysics多物理場(chǎng)數(shù)值模擬分析軟件，通過(guò)數(shù)值模擬的方法分別研究了瓦斯抽采過(guò)程中鉆孔周?chē)鷳?yīng)力、瓦斯壓力和滲透率的動(dòng)態(tài)變化規(guī)律。
　　然后，利用COMSOL Multiphysic

3、s多物理場(chǎng)數(shù)值模擬分析軟件，對(duì)新型封孔技術(shù)的封孔效果進(jìn)行數(shù)值模擬。通過(guò)模擬分析巷道應(yīng)力分布對(duì)瓦斯壓力分布的影響，利用巷道周?chē)苄詤^(qū)和粘彈性區(qū)交界應(yīng)力和瓦斯壓力變化規(guī)律發(fā)生較大改變的特點(diǎn)，確定封孔深度的合適范圍；通過(guò)模擬封孔段煤體滲透率的不同，反映不同封孔工藝對(duì)孔壁裂隙的填充及對(duì)孔壁的支護(hù)作用效果，考察了兩種封孔工藝的瓦斯抽采效果。
　　最后，針對(duì)上節(jié)確定的封孔深度，在某礦對(duì)兩種封孔工藝的實(shí)際抽采效果進(jìn)行測(cè)試，通過(guò)三個(gè)月的監(jiān)測(cè)，證明