中国安全科学学报

作者：闫路, 王涛, 王连聪, 李文璞, 赵天维

单位：1 太原理工大学 安全与应急管理工程学院,山西 太原 030600；2 煤矿安全技术国家重点实验室,辽宁 抚顺 113122

关键词：非对称荷载,煤层瓦斯,瓦斯渗流,抽采半径,瓦斯抽采,渗透率

基金：国家自然科学基金资助(52204105); 国家自然科学基金资助(51774182); 山西省基础研究计划项目(202203021212229); 中国博士后科学基金第75批面上项目资助(2024M751279)

为了揭示非对称荷载对瓦斯渗流和抽采半径的影响特征,建立多物理场煤与瓦斯流固耦合模型,以研究煤层瓦斯渗流特性。该模型以基质吸附态瓦斯为质量源,将非对称荷载引入边界条件;同时,在非对称荷载环境下实施分段布孔,优化瓦斯抽采半径,提高抽采效率。结果表明:较大的应力压缩了集中应力区内部的裂隙,导致瓦斯更难流动,其内部的瓦斯更难被抽采。集中应力区的瓦斯压力下降幅度比原始应力区瓦斯压力下降幅度低2%左右,渗透率下降幅度低9%;同时非对称荷载下对扩散过程及渗流过程均产生不同程度的影响,在180天内,原始应力区扩散质量下降19%,渗流质量下降20.5%;集中应力区扩散质量下降16.9%,渗流质量下降17.9%;非对称荷载会对瓦斯抽采造成不利影响,使得在均布荷载条件下的抽采达标时间增加。通过调整非对称荷载环境下的抽采半径,不仅提高大约3%的抽采效率,还可以确保在180天内满足抽采标准,从而有效提升瓦斯抽采的整体性能。

来源：2024年第12期

《中国安全科学学报》期刊编辑部

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