基于非线性渗透率模型的高抽巷精准抽采参数优化

作     者：徐超 李小芳 陈晴晴 曹明月 申立华 XU Chao;LI Xiaofang;CHEN Qingqing;CAO Mingyue;SHEN Lihua

作者机构：中国矿业大学(北京)共伴生能源精准开采北京市重点实验室北京100083 中国矿业大学(北京)应急管理与安全工程学院北京100083 阳泉煤业(集团)有限责任公司山西阳泉045000 山东科技大学矿山灾害预防控制重点实验室山东青岛266590 中检集团公信安全科技有限公司山东枣庄277100 

出 版 物：《煤炭科学技术》 (Coal Science and Technology)

年 卷 期：2021年第49卷第5期

页      面：100-109页

核心收录：

学科分类：0819[工学-矿业工程] 081903[工学-安全技术及工程] 08[工学] 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(51974321) 矿山灾害预防控制重点实验室开放课题基金资助项目(MDPC202018)。 

主　　题：高抽巷 采空区渗透率 合理层位 抽采负压 瓦斯抽采 

摘      要：利用高抽巷抽采工作面与断裂带卸压瓦斯是煤层群瓦斯治理的重要技术手段,为进一步提高高抽巷瓦斯抽采效果并实现精准抽采,基于砌体梁理论和“O形圈理论建立采空区非线性渗透率模型,以此建立更符合实际情况的模拟模型,提高数值模拟结果的准确性,并将其运用到Fluent模拟软件中分析高抽巷在不同抽采负压、垂距、平距下对采空区瓦斯三维流场的影响规律,进而提出了高抽巷精准抽采的优化技术参数。结果表明,采空区渗透率分布特征规律为沿采空区倾向,进风、回风巷两侧渗透率大,阻力系数较小,中部渗透率较小,呈先减小后增大趋势分布;沿采空区走向方向,随着远离工作面,渗透率逐渐下降,在压实稳定区内基本保持稳定;采空区内瓦斯分布受风流及高抽巷抽采的影响,进风巷侧瓦斯浓度较低,回风巷侧瓦斯浓度较高,采空区瓦斯浓度分布等值线呈现“外凸分布;当高抽巷平距为32 m,垂距为30 m,抽采负压为15 kPa时,抽采效果最佳,且采空区低浓度瓦斯分布范围较广,瓦斯浓度峰值最小,可以有效降低上隅角瓦斯浓度;通过对比现场实测高抽巷瓦斯抽采效果及上隅角瓦斯浓度和模拟结果,验证了模拟结果的准确性。研究结果可为高瓦斯煤层群精准开采及高抽巷参数优化提供理论依据。