基于流固耦合分析的鉆孔抽采封孔效果影響因素研究及應用.pdf

1、鉆孔瓦斯抽采是目前煤礦防治瓦斯災害事故的最有效技術(shù)措施，而鉆孔封孔質(zhì)量是影響最終瓦斯抽采效果的關(guān)鍵因素。在松軟煤層中煤體具有的粘彈性特征，鉆孔在施工完成后會發(fā)生持續(xù)的變形甚至破壞失穩(wěn)，從而導致鉆孔封孔失?。煌瑫r，鉆孔施工的煤體，在巷道形成后，經(jīng)歷了多次的應力轉(zhuǎn)移，由巷道壁表面往里形成明顯的破壞分區(qū)，也會導致鉆孔封孔效果變差。
　　本文將原始煤體簡化為粘彈性體，在基于Mohr-Coulomb強度準則和飽依丁-湯姆遜體模型強度準則建立

2、的鉆孔周圍煤體粘彈塑性分區(qū)力學模型的基礎(chǔ)上，分析了鉆孔受力變形及漏氣的機理.在考慮煤體瓦斯壓力、吸附效應對煤體滲透率的影響下，根據(jù)煤層內(nèi)瓦斯非線性滲流規(guī)律，并結(jié)合前面的鉆孔周圍粘彈塑性力學模型，建立了含瓦斯煤巖的流固耦合模型。利用COMSOL Multiphysics多物理場數(shù)值模擬分析軟件，通過數(shù)值模擬的方法分別研究了瓦斯抽采過程中鉆孔周圍應力、瓦斯壓力和滲透率的動態(tài)變化規(guī)律。
　　然后，利用COMSOL Multiphysic

3、s多物理場數(shù)值模擬分析軟件，對新型封孔技術(shù)的封孔效果進行數(shù)值模擬。通過模擬分析巷道應力分布對瓦斯壓力分布的影響，利用巷道周圍塑性區(qū)和粘彈性區(qū)交界應力和瓦斯壓力變化規(guī)律發(fā)生較大改變的特點，確定封孔深度的合適范圍；通過模擬封孔段煤體滲透率的不同，反映不同封孔工藝對孔壁裂隙的填充及對孔壁的支護作用效果，考察了兩種封孔工藝的瓦斯抽采效果。
　　最后，針對上節(jié)確定的封孔深度，在某礦對兩種封孔工藝的實際抽采效果進行測試，通過三個月的監(jiān)測，證明