1.抽采过程中煤层瓦斯运移规律
煤的双孔隙结构,煤岩体是一种具有孔隙裂隙复合结构的典型多孔介质材料,是瓦斯储存和运移的场所,煤中双孔隙结构大致可分为孔隙结构(a)、裂隙结构(b)、孔隙裂隙复合结构(c)。
瓦斯的运移过程的影响因素,第一阶段:主要是吸附解吸过程,受到煤岩层含气量、瓦斯压力、埋深、煤阶、煤岩组分和温度等因素的影响;第二阶段:主要是扩散过程,扩散过程主要受到瓦斯浓度差、瓦斯分子自由程和煤岩体微孔隙分布的影响;第三阶段:主要是以线性层流(达西流)或非线性层流或紊流的方式在较大的裂隙和钻孔中运移。影响因素有受载应力、瓦斯压力、温度、含水率、煤岩体孔裂隙结构以及Klinkenberg效应等。
随着煤吸附瓦斯发生膨胀,其纵向应变和径向应变变化不一致,在一定范围内,吸附瓦斯压力越高差别越大。
2.预抽瓦斯应用效果影响因素分析
煤层的渗透率越高,抽采效果越好,影响煤层渗透率的因素有:煤的孔隙裂隙结构;地应力条件;煤层厚度和变质程度;地质构造。影响瓦斯抽采效果的钻孔布置参数主要包括抽采时间、抽采负压、钻孔深度、钻孔直径和钻孔间距等。
抽采率随着抽采时间的增加而增加。
瓦斯抽放量先随着抽采负压的增加而增加,而后逐渐趋于平缓。
在本煤层条件允许的情况下,提高钻孔深度,单孔抽采总量增加,且不会对钻孔内各点处的抽采负压造成影响。
在本煤层抽采钻孔中,根据径向钻孔瓦斯稳定流动计算公式:
式中:Q-钻孔瓦斯涌出量(m3/d);r-流场半径(m); m-钻孔穿煤长度(m);λ-透气性系数;P-流场内瓦斯压力(Pa)。
其他条件不变的情况下,抽采率随着钻孔直径的增大而增大。
瓦斯抽采钻孔间距越小,即钻孔越密集,瓦斯抽放率越高。
3.高抽巷瓦斯抽采技术原理
高抽巷布置在开采层顶部处于采动影响形成的裂隙带内的专用抽放巷道,分为走向高抽巷和倾向高抽巷。
4.高抽巷抽采效果
位于裂隙带上部时,抽采浓度高,抽采纯量大;位于裂隙带下部时抽采混量提高,但浓度衰减明显。靠近工作面位置,瓦斯抽采量贡献量大,垂向裂隙是瓦斯运移的主要通道(竖向裂隙的贡献率高达73.8%)。
离散裂隙网络等效模型,瓦斯抽采纯量下降了25m3/min,抽采浓度降低了近55%。工程实际,平均抽采量降低了18.8m3/min,平均抽采浓度降低了35%。
摘要：裂隙带“上接被保护层,下连采空区”承上启下的空间位置决定其是邻近层瓦斯汇聚与相关瓦斯抽采措施主要集中区域。覆岩应力解除导致应力场改变,打破裂隙内瓦斯吸附解吸平衡,使部分瓦斯由吸附态转化为游离态。
关键词：裂隙,扩散,煤与瓦斯共采,运移
参考文献
[1] 程远平,付建华,俞启香.中国煤矿瓦斯抽采技术的发展[J].采矿与安全工程学报,2009,26(02):127-139.
[2] 彭成.我国煤矿瓦斯抽采与利用的现状及问题[J].中国煤炭,2007,(2):60-62,77.
[3] 王旭.浅析煤层气(煤矿瓦斯)抽采技术发展现状及趋势[J].丝路视野,2018,(17):176.