倾斜煤层水力冲孔有效半径的数值模拟与优化策略

本研究聚焦于倾斜煤层水力冲孔的有效影响半径数值模拟，针对当前研究中对倾斜煤层水力冲孔卸压范围变化及煤层倾角对其影响的认识不足。研究采用多物理场耦合的数值模拟软件COMSOL Multiphysics，以某煤矿3号煤层为实例，探讨了在不同方向上钻孔的有效抽采半径。 通过模拟发现，随着抽采时间的增加，冲孔下的抽采影响范围逐渐扩大，然而扩张速度呈现出非线性下降的趋势。倾斜煤层在冲孔卸压作用下，煤层的渗透性显著增强，钻孔周围的影响区域呈现出近似椭圆形的分布特性。具体数据方面，经过连续抽采90天后，上部方向的影响半径约为6米，下部方向约为4米，水平方向的影响半径约为5米。 这项研究对于优化水力冲孔工艺参数至关重要，因为它提供了实际的钻孔布置指导，有助于提高矿井瓦斯治理的效果。根据模拟结果，建议在水力冲孔钻场中，横向钻孔之间的布置间距应设定为大约3.5米，纵向钻孔则为4.0米，以确保抽采效率的最大化。 此外，研究结果还对其他行业有所启示，例如高强度开采综放工作面上隅角瓦斯联合抽采实践、复杂矿井通风网络管理和保护设备设计等，都可能借鉴这些关于瓦斯控制的新认识和技术手段。整个研究不仅关注技术细节，也强调了理论与实践相结合的重要性，为煤炭行业的可持续发展和安全运营提供了科学依据。通过对中国煤炭行业知识服务平台（www.chinacaj.net）的引用，该研究进一步展示了其在行业研究中的价值和应用前景。