以桂箐煤矿M9煤层为研究依托,在考虑克林伯格效应条件下,建立煤体瓦斯流固耦合模型,模拟冲出煤量对增透效果的影响,得出抽采有效影响半径随冲出煤量的增加逐渐增大,但等量单孔扩煤量增加到一定程度时,抽采有效影响半径增加的幅度减小。通过分析确定M9煤层冲出煤量1 t/m为宜,合理抽采时间3个月,合理布孔间距为5 m×5 m,并进行工程实践,消突效果良好。

为了研究水力冲孔卸压增透机理,以有效解决单一松软低渗煤层抽采困难的问题,利用自主研发的水力冲孔物理模拟试验系统,开展了不同转速条件下的水力冲孔试验,并对比冲孔前后煤层瓦斯抽采过程中瓦斯压力演化规律,分析冲孔作用对煤层瓦斯抽采达标范围的影响。研究结果表明:随冲孔转速提高,冲孔出煤量、冲孔孔洞等效半径及冲孔卸压半径增大,导致相同抽采时间条件下抽采达标范围增大;冲孔卸压半径在地应力较大的方向较大,在地应力较小的方向较小,冲孔卸压半径为冲孔孔洞等效半径的1.6~2.0倍;在冲孔卸压半径以内,抽采初期瓦斯

为确保赵庄矿石门安全揭煤,决定采用水力冲孔技术对煤层进行卸压增透。针对现场冲孔钻孔平均出煤量较少高于1 t/m与抽采负压经验化的问题,采用数值模拟软件COMSOL对出煤量0.5、0.75、1 t/m以及不同抽采负压对钻孔瓦斯抽采效果的影响进行了模拟。模拟结果表明:预抽期180 d时,现场最佳布孔间距为出煤量1 t/m时的12 m,孔组对角区域的瓦斯抽采空白带消失;增大抽采负压对抽采效果影响有限。工程实践表明:水力冲孔后钻孔瓦斯抽采量是未冲孔前的5~10倍,瓦斯浓度较冲孔前提升3~6倍,冲孔后瓦斯

为了探究水力冲孔技术对突出煤层的卸压增透效果,选取典型的严重突出煤层工作面作为对象,通过分析水力冲孔对煤层增透卸压的作用机理,进而再考虑有效应力及煤体基质收缩综合作用,引起渗透率动态演化的条件下,构建了煤层瓦斯流动的气固耦合模型,利用COMSOL-Multiphysics数值模拟软件对该矿条件下水力冲孔的增透卸压的影响范围进行模拟。得到了不同冲出煤量情况下煤层瓦斯压力及地应力的分布与变化,从而确定了水力冲孔在不同出煤量时的有效半径和影响半径。