不同注氮方式下促抽瓦斯数值模拟及工程实践OA
为探究不同注氮方式对煤层瓦斯强化抽采效果的影响,建立非均质煤层流-固-损伤耦合模型,借助COMSOL Multiphysics模拟软件,分析不同注氮方式下煤层渗透率、瓦斯压力参数的变化规律,以及对煤层驱替瓦斯效率、驱替比的影响规律,确定最优注氮方式并在黄陵某矿开展工程实践。结果表明:通过注氮驱替瓦斯试验与数值模拟结果的对比分析,煤体应变量的相对误差平均值为5.24%,瓦斯、氮气体积分数的相对误差平均值分别为6.58%和6.11%,验证了所构建模型的合理性;脉冲降压注氮方式在驱替效率、渗透率提升效果及氮气利用效率方面均优于其他注氮方式。脉冲降压注氮停注阶段,孔隙压力对煤基质的压缩作用减弱,进而促进瓦斯的解吸与扩散,该注氮方式的驱替效率为3.96%。周期性注停产生的气流波动,导致注氮钻孔反复胀缩并贯通煤体孔隙,煤层渗透率提升1.23%。脉冲降压注氮方式的氮气消耗量更低,驱替比为0.51。现场试验结果表明:相较于常规负压抽采,脉冲降压注氮的瓦斯累计抽采纯量提升16.67%,且可维持抽采孔内瓦斯高浓度状态,保障瓦斯后续资源化利用的可行性。
林海飞;王连梦;舒龙勇;季鹏飞;双海清;雷旭阳;丁勇浩
西安科技大学安全科学与工程学院,陕西西安710054 西安科技大学煤炭行业西部矿井瓦斯智能抽采工程研究中心,陕西西安710054 西部煤矿瓦斯灾害防控陕西省高等学校重点实验室,陕西西安710054西安科技大学安全科学与工程学院,陕西西安710054煤炭科学技术研究院有限公司,北京100013西安科技大学安全科学与工程学院,陕西西安710054西安科技大学安全科学与工程学院,陕西西安710054 西安科技大学煤炭行业西部矿井瓦斯智能抽采工程研究中心,陕西西安710054 西部煤矿瓦斯灾害防控陕西省高等学校重点实验室,陕西西安710054西安科技大学安全科学与工程学院,陕西西安710054西安科技大学安全科学与工程学院,陕西西安710054
矿业与冶金
注氮方式脉冲降压注氮流-固-损伤耦合驱替效率驱替比
《采矿与安全工程学报》 2026 (4)
P.1045-1058,14
国家自然科学基金青年项目(52425405)陕西省杰出青年科学基金项目(2020JC-48)。
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