煤层渗透率各向异性对钻孔瓦斯抽采的影响

来源：中国安全科学学报杂志2017年第11期北京时间：

作者：范超军, 李胜 教授, 兰天伟 副教授, 杨振华, 罗明坤, 陶梅 副教授

单位：1 辽宁工程技术大学 矿业学院,辽宁 阜新 123000；2 辽宁工程技术大学 煤炭资源安全开采与洁净利用工程研究中心,辽宁 阜新 123000

摘要：为揭示渗透率各向异性对钻孔瓦斯抽采的影响,假设煤层是一种孔隙-裂隙结构的弹性连续介质,构建各向异性渗透率方程;基于多物理场耦合理论,建立考虑气-水两相流的煤层流固耦合模型,结合试验测得的煤层不同方向上的渗透率,模拟确定煤层瓦斯抽采的合理钻孔间距和钻孔布置方向。结果表明:由于渗透率各向异性,在钻孔附近形成椭圆形的压降区域,该区域向煤层边界扩展,逐渐变为鼓形;在模拟工况下,抽采120天内达标的合理钻孔间距应为2.346～2.598 m;钻孔与最大渗透率方向的夹角越大,瓦斯抽采量越大,钻孔布置方向与煤层最大渗透率方向应保持较大夹角。

关键词：瓦斯抽采,煤层渗透率,各向异性,流固耦合模型,有效半径,钻孔方向

基金资助：国家重点研发计划(2016YFC0801407-2);国家自然科学基金资助(51674132,51604139);辽宁省自然科学基金资助(2015020614);辽宁省教育厅城市研究院项目(LJCl002)。