煤层液态CO2相变致裂半径预测研究
王长禄1
彭然1
郑义1
李伟1
姚海飞2
1.煤炭科学技术研究院有限公司矿山智能通风事业部,北京 100013;煤科通安(北京)智控科技有限公司,北京 100013;北京市煤矿安全工程技术研究中心,北京 1000132.煤炭科学技术研究院有限公司矿山智能通风事业部,北京 100013;煤科通安(北京)智控科技有限公司,北京 100013;北京市煤矿安全工程技术研究中心,北京 100013;中国矿业大学(北京)应急管理与安全工程学院,北京 100083
摘要：预测致裂半径是确定液态CO2相变致裂增透瓦斯抽采技术布孔间距的前提,直接影响瓦斯抽采效果.现有预测方法大多基于单因素.为掌握多因素对液态CO2相变致裂半径的影响规律,有效预测布孔间距,采用ANSYS/LS-DYNA数值模拟软件,结合正交试验,开展了煤层液态CO2相变致裂半径预测研究.数值模拟结果表明:影响液态CO2相变致裂半径的因素主次顺序为地应力＞瓦斯压力＞煤体坚固性系数;致裂半径随地应力增大而减小,随瓦斯压力和煤体坚固性系数增大而增大,且呈线性关系.对数值模拟结果进行多元回归分析,建立了基于地应力、瓦斯压力及煤体坚固性系数3组不同因素耦合条件下的液态CO2相变致裂半径预测模型.在煤矿现场进行工业性试验,基于预测模型计算结果设置抽采钻孔,采用压力指标法对瓦斯抽采效果进行测试分析,结果表明:液态CO2相变致裂孔两侧观测孔的瓦斯压力随时间增加呈递减趋势,且抽采初期距致裂孔越远,则压力越大,与理论分析及数值模拟结果一致;液态CO2相变有效致裂范围与预测结果基本相符;观测孔瓦斯抽采体积分数较自然抽采孔提高73.4％,瓦斯抽采效率显著提高.
关键词：瓦斯抽采液态CO2相变致裂增透致裂半径预测多因素耦合分析正交设计多元回归分析
分类号：TD712(矿山安全与劳动保护)
资助基金：国家自然科学基金(52130409)天地科技股份有限公司科技创新创业资金专项项目(2021-2-TD-MS001)
论文发表日期：2023-10-10
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：8( 110-117 )
英文信息