钻孔瓦斯抽采气固耦合模型及其应用
来源：中国安全科学学报杂志2017年第2期北京时间：
作者：魏国营, 娄振, 陶东东, 贾天让, 闫江伟, 秦宾宾
单位：1 河南理工大学 安全科学与工程学院,河南 焦作 454003；2 河南省瓦斯地质与瓦斯治理重点实验室-省部共建国家重点实验室培育基地,河南 焦作 454003；3 煤炭安全生产河南省协同创新中心,河南 焦作 454003
摘要：为研究钻孔瓦斯抽采过程中瓦斯运移机制,基于瓦斯渗流扩散方程,探讨钻孔周围不同区域煤体变形和渗透率动态变化,推导出钻孔周围卸压区和非卸压区瓦斯流动耦合方程。根据某矿己15-31010工作面煤体物性参数建立几何模型,利用COMSOL Multiphysics有限元分析软件对耦合方程进行数值求解。结合模拟结果分析煤体形变、渗透率动态变化、钻孔周围瓦斯压力之间的耦合关系。对相关参数模拟结果进行现场抽采效果验证。结果表明,在瓦斯抽采过程中,煤体瓦斯压力随着时间推移逐渐降低,沿钻孔中心向四周方向,瓦斯压力在卸压区迅速增加,在非卸压区增速逐渐变缓,最终趋于稳定;煤体渗透率在钻孔周围呈现非对称V字型变化规律;卸压区的煤体变形较大,变形量在远离钻孔的方向上逐渐减小;模拟结果与现场抽采效果基本吻合。
关键词：瓦斯抽采,耦合模型,数值模拟,渗透率,卸压
基金资助：教育部长江学者和创新团队发展计划项目(IRT1235);河南省产学研合作项目(162107000040)。
