煤层钻孔瓦斯抽采气固耦合模型及三维数值模拟

摘要

钻孔预抽采煤层瓦斯是有效防治瓦斯灾害的措施.为研究钻孔抽采瓦斯压力变化规律,从孔隙率基本定义出发,推导出孔隙率、渗透率演化方程,并考虑Klikenberg效应下的煤层瓦斯运移规律,根据煤体变形时的应力改变,建立含瓦斯煤体气固耦合模型.以河南省某矿煤层赋存参数为依据,通过COMSOL Multiphysics多物理场耦合模拟软件建立三维抽采钻孔模型,进行煤层瓦斯抽采数值模拟.结果表明:钻孔抽采影响半径与抽采时间大致呈幂函数关系,随着与抽采钻孔距离的增大,煤层瓦斯压力逐渐接近初始压力,最终趋于稳定;数值模拟结果符合现场瓦斯抽采的大致规律,对现场瓦斯抽采工作可提供相应理论指导.