煤层瓦斯钻孔加热模拟：提升开采效率

"含瓦斯煤层钻孔加热数值模拟 - 田力龙，罗新荣 - 中国矿业大学安全学院" 在煤炭开采过程中，瓦斯治理是一项至关重要的任务，因为瓦斯不仅是一种宝贵能源，同时也是煤矿安全生产的主要威胁之一。本文探讨的主题是利用钻孔加热含瓦斯煤层的技术，并通过数值模拟分析其效果。这项研究由田力龙和罗新荣进行，他们是中国矿业大学安全学院的研究人员，专注于煤矿安全技术和瓦斯防治理论。 温度对煤层内的瓦斯吸附、解吸和渗流过程具有显著影响。在低温条件下，瓦斯容易被煤层吸附，导致难以抽采。通过提高煤层温度，可以促进瓦斯的解吸，从而提高瓦斯的产出率。文章中，研究人员运用了Fluent软件，这是一个广泛应用于流体力学和热传递问题的计算流体动力学（CFD）工具，对钻孔加热煤层的场景进行了数值模拟。 模拟结果显示，当钻孔对煤层加热后，会在钻孔周围形成三个不同的煤体区域：热影响区、过渡区和未受影响区。这三个区域的形成与煤层的热传导和瓦斯流动特性密切相关。热影响区是最接近钻孔的部分，这里的煤层温度最高，瓦斯解吸活跃；过渡区则经历一个逐渐降温的过程，瓦斯流动状态也在变化；未受影响区的煤层温度和瓦斯状态基本保持原状。 在煤层加热过程中，模拟分析了煤层瓦斯流动的动态变化以及煤体结构的响应。加热可以改变煤的物理性质，如降低煤的渗透阻力，使得瓦斯更易于流动，从而有利于提高瓦斯抽采效率。此外，加热还可以促进煤层内部的应力重新分布，可能会影响煤层的稳定性。 该研究的关键发现是，钻孔加热技术可以有效地改善煤层的瓦斯抽采条件。通过对煤层的局部加热，可以创建一个利于瓦斯解吸和流动的环境，进而优化瓦斯抽采过程。这为解决高瓦斯煤层的安全开采和瓦斯治理提供了新的思路和方法。 田力龙和罗新荣的研究强调了温度控制在瓦斯抽采中的关键作用，并通过数值模拟展示了钻孔加热技术的潜力。这种技术的应用有助于提高瓦斯的经济价值，同时减少煤矿安全风险，对于未来的煤炭工业发展具有积极意义。