煤层穿层钻孔水力割缝卸压增透数值模拟及应用

作     者：丁洋 卫昱 王竹春 秦雷 赵鹏翔 林海飞 DING Yang;WEI Yu;WANG Zhuchun;QIN Lei;ZHAO Pengxiang;LIN Haifei

作者机构：西安科技大学安全科学与工程学院陕西西安710054 西安科技大学西部矿井瓦斯智能抽采工程研究中心陕西西安710054 山西和顺天池能源有限责任公司山西和顺县032709 

出 版 物：《矿业研究与开发》 (Mining Research and Development)

年 卷 期：2022年第42卷第8期

页      面：182-188页

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：国家自然科学基金面上项目(52174207) 国家自然科学基金青年科学基金项目(51704227)。 

主　　题：水力割缝 穿层钻孔 钻孔倾角 缝槽直径 抽采效果 

摘      要：为研究水力割缝穿层钻孔缝槽直径和钻孔倾角对卸压增透效果的影响,以典型低透气煤层为背景,采用FLAC^(3D)数值模拟方法对缝槽直径为1.1,1.2,1.3,1.4,1.5 m,钻孔倾角为50°、60°、70°、80°、90°的水力割缝模型卸压效果及应力场进行计算和对比分析。结果表明:割缝钻孔周围塑性破坏面积与缝槽直径正线性相关;割缝影响范围与缝槽直径成对数函数关系。割缝钻孔周围塑性破坏面积与钻孔倾角成正相关关系,在钻孔倾角为60°至70°时发生突变;割缝影响范围与钻孔倾角成幂函数关系;缝槽直径对割缝效果影响较大。根据研究结果进行了现场实践,现场数据验证了数值模拟结果,割缝钻孔的平均抽采瓦斯流量为常规钻孔的1.4~2.2倍,瓦斯抽采浓度为常规钻孔的3~4倍,瓦斯抽采纯量为常规钻孔的4.5~10.5倍。研究结果为穿层钻孔水力割缝参数的确定提供了理论依据。