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2020年第10期
2020-10-22
112

钻孔变形失稳条件下抽采负压及流量分布规律试验研究

  • 作者:

    张学博
    王文元
    沈帅帅
  • 关键词:

    钻孔变形
    抽采钻孔
    负压分布
    流量分布
  • 作者单位:

    煤炭安全生产河南省协同创新中心
    河南省瓦斯地质与瓦斯治理重点试验室—省部共建国家重点试验室培育基地
    河南理工大学安全科学与工程学院

摘要

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摘要:

为了研究钻孔变形失稳对瓦斯抽采的影响和判定钻孔失稳坍塌区域,根据钻孔内瓦斯流动变质量流的特点及钻孔变形情况,设计搭建了考虑钻孔变形失稳的瓦斯抽采试验系统,测试分析了钻孔不同变形失稳、不同负压情况下钻孔负压及流量分布规律,提出了考虑钻孔变形的负压损失计算方法。结果表明:①完整孔抽采负压沿孔长分布大致呈线性分布,其负压损失较小,钻孔不同部位负压较接近,钻孔抽采流量沿孔长大致亦呈线性分布。孔口负压越高,钻孔抽采流量越大,钻孔负压损失越大,不过与孔口负压相比仍较小,仅占2.93%~3.62%。②孔底塌孔时,塌孔段负压损失比完整段负压损失大,由于塌孔段孔内流量较小,其负压损失亦不大,仅占孔口负压的2.75%~4.03%。塌孔时总负压损失占孔口负压的4.68%~6.14%,比完整孔总负压损失有所增加,其抽采总流量比完整孔抽采总流量略有降低。孔底塌孔对瓦斯抽采效果影响不大。③孔底堵孔时,塌孔段孔内煤体与周围煤体互相接触成为连续介质,塌孔段瓦斯流动变成了渗流,其抽采压力变成了煤层瓦斯压力,与完整孔和堵孔时抽采流量相比,塌孔时钻孔抽采流量明显降低,直至流量降为0。堵孔对瓦斯抽采效果影响较大。④基于钻孔负压损失计算理论、钻孔不同变形失稳情况下负压分布及流量分布试验结果,提出了考虑钻孔变形的抽采钻孔负压损失计算方法,并对其进行了验证。研究结果可以为钻孔失稳坍塌区域判定及钻孔失稳坍塌的精确防护提供理论基础。




  • 完整孔不同钻孔负压情况下抽采负压分布
  • 抽采负压分布测试系统设计示意
  • 管路系统剖面示意
  • 负压损失计算结果与试验结果对比
  • 顺层抽采钻孔沿孔长方向离散示意
  • 堵孔时不同抽采负压情况下钻孔内流量分布
  • 堵孔时不同抽采负压情况下钻孔负压分布
  • 塌孔时不同抽采负压情况下钻孔内抽采流量分布
  • 塌孔时不同抽采负压情况下钻孔负压分布
  • 完整孔不同抽采负压情况下孔内流量分布
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