【摘要】：針對水力割縫鉆孔周圍的擾動裂隙范圍以及合理的布孔間距問題,文中建立了水力割縫煤體多場耦合模型。以楊柳礦特定的地質(zhì)條件為基礎(chǔ),考慮應(yīng)力場、裂隙場以及滲流場耦合效應(yīng),開展了水力割縫鉆孔周圍瓦斯流場演化數(shù)值模擬研究。結(jié)果表明:水力割縫鉆孔周圍存在半徑約為2 m的擾動裂隙圈,割縫孔周圍瓦斯壓力變化曲線存在"陡坡"現(xiàn)象。水力割縫鉆孔瓦斯抽采的有效影響半徑約為4.6 m,最適布孔間距約為7 m,與現(xiàn)場測試結(jié)果相吻合。多孔協(xié)同抽采30 d后,鉆場控制區(qū)域均已消突,抽采效果理想。
【圖文】：

割縫孔周圍擾動裂隙范圍為2m，割縫孔間距為7m，如圖1(c)所示。模擬所用參數(shù)均來自現(xiàn)場實測，模型的基本參數(shù)見表1．圖1幾何模型Fig．1Geometricmodel(a)單孔瓦斯抽采(b)雙孔瓦斯抽采(c)多孔協(xié)同瓦斯抽采表1模型的基本參數(shù)Tab．1Basicparametersofthemodel參數(shù)值楊氏模量/GPa1．2煤體密度/kg·m－31500泊松比0．2內(nèi)聚力/MPa3內(nèi)摩擦角/deg32瓦斯密度/kg·m－30．717煤的初始孔隙率0．0604煤的初始滲透率/m29×10－15瓦斯的動力黏度/Pa·s1．84×10－5擾動裂隙的滲透率/m25×10－122割縫煤體多場耦合響應(yīng)規(guī)律2．1單孔瓦斯抽采影響半徑水力割縫鉆孔預抽煤層瓦斯時，在瓦斯壓力與抽采負壓共同作用下，煤體中的瓦斯被抽出并形成了以鉆孔為中心的類似于圓形的影響圈，影響圈的半徑即為瓦斯抽采影響半徑。根據(jù)文獻［9］中的分析可知，割縫鉆孔瓦斯抽采影響半徑的判定標準為:鉆孔周圍某點的瓦斯壓力降到原始瓦斯壓力的50%，則該點在鉆孔的有效影響范圍內(nèi)。根據(jù)此判定條件，在COMSOL有限元軟件中分析了割縫孔周圍無擾動裂隙、割縫孔周圍1，，2，3，4m擾動裂隙區(qū)5種模型。從而確定進行高壓水力割縫后割縫孔周圍的擾動裂隙范圍以及與鉆孔周圍無擾動裂隙的區(qū)別。本模型中割縫孔周圍裂隙條數(shù)根據(jù)割縫孔與裂隙區(qū)之間的面積成倍數(shù)增加。模型分析結(jié)果如圖2和圖3所示。從圖2中可以看出，割縫孔周圍無擾動裂隙的抽采影響范圍與割縫孔周圍存在擾動裂隙的抽采影響范圍相差較大，且割縫孔周圍擾動裂隙區(qū)越大，瓦斯抽采影響范圍越大，抽采效果越好。從圖3可知，抽采30d后割縫孔周圍瓦斯壓力降到原始瓦斯壓力的50%，即1MPa時:無擾動裂隙范圍抽采影響半徑及1，2，3，4m擾動裂隙范圍抽采影響半徑分別約為1．

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本文編號：2584694