预抽煤层瓦斯钻孔参数优化的多孔介质模型研究

钻孔预抽煤层瓦斯影响规律研究是一篇针对煤炭开采领域的重要课题，主要探讨了在实际操作中如何优化钻孔抽采过程以提高效率。研究者基于煤层作为多孔裂隙性介质的特性，利用了湍流计算中的k—ε模型来模拟瓦斯在煤层中的流动。他们考虑了多种关键因素，如抽采时间、负压、渗透率、煤层瓦斯压力以及钻孔直径，对这些因素如何影响抽采半径和抽采量进行了深入分析。 在煤层瓦斯流动中，关键的物理过程包括扩散运动和层流渗透运动。当孔隙直径小于1μm时，瓦斯的流动主要遵循扩散规律，而中孔或裂隙内的流动则可能涉及线性渗透和紊流。研究指出，除非在极小的微孔中，否则瓦斯流动通常遵循达西定律，特别是在较低的瓦斯压力范围内。 该研究通过建立数学模型，并结合给定的煤层渗流边界条件，进行了数值模拟，旨在为实际的预抽煤层瓦斯钻孔参数设计提供理论指导。例如，选择合适的抽采时间和负压能有效扩大抽采范围，高渗透率有助于提高瓦斯的抽取速度，而适当的钻孔直径则可以平衡抽采效率和施工难度。 通过对这些参数的精确控制，研究人员得出的结论对于煤矿开采行业具有实际应用价值，有助于减少瓦斯事故的发生，保障矿工安全，同时提高煤炭资源的开采效率。此外，这项研究还可能为煤炭工业的可持续发展和环境保护提供科学依据。这篇论文的核心内容围绕着如何通过理论模型和实验数据来优化钻孔预抽煤层瓦斯的过程，以达到最优的开采效果。