急倾斜煤层THM多场耦合数值模型：瓦斯抽采策略与应用效果

本文主要探讨了急倾斜含瓦斯煤层中的THM（热-水-力学）多场耦合现象及其在实际应用中的影响。研究的目的是揭示温度场、渗流场和应力场之间的相互作用，这在煤炭开采过程中至关重要，因为这些因素直接影响瓦斯的释放、煤岩体稳定性以及安全开采。作者利用多物理场数值分析软件COMSOL，构建了一个详细的THM耦合数值计算模型。 在单孔抽采瓦斯的过程中，研究发现随着时间的推移，抽采范围扩大导致瓦斯压力逐渐降低。当钻孔深度增加时，虽然单孔内的瓦斯压力会有所上升，但压力梯度减小，这意味着更深的抽采能够更均匀地控制压力分布。此外，研究还指出，孔壁温度通常低于其周围煤体温度，这可能暗示着局部热传导效应的影响。 基于这些非线性关系，研究人员提出了三种技术解决方案：采空区埋管抽采，这种技术可以更有效地利用温度梯度抽取深层瓦斯；顶板走向高位钻孔抽采，利用高位置的优势减轻局部压力集中；以及卸压拦截抽采，通过减少压力对煤体的直接影响来保障开采安全。 整个研究结合了理论模型与实际现场经验，为急倾斜含瓦斯煤层的瓦斯治理提供了科学依据和技术指导。结果显示，通过优化THM耦合模型的应用，可以显著提高瓦斯管理效率，确保矿井的安全生产。这项工作对于理解和控制此类复杂地质条件下的煤矿开采具有重要的理论价值和实践意义，有助于提升我国煤炭行业的技术水平和安全管理水平。