采用Fluent数值模拟软件对钻孔周围煤体瓦斯渗流规律进行了模拟,包括煤层渗透率、煤层瓦斯压力、钻孔直径、抽采负压及抽采时间对抽采半径的影响。得出结论:煤层渗透率是决定抽采半径及钻孔抽采能力的决定性因素,其次是抽采时间与钻孔直径;抽采负压与煤层原始瓦斯压力为次要因素,对抽采半径及抽采量影响很小。因此,减少钻孔施工量、提高抽采量的最有效方法就是提高煤层渗透率,如采用水力割缝、水力压裂、深孔松动爆破等措施,以及增大钻孔直径等。

考虑孔隙裂隙及滑动效应的影响,建立符合成庄矿的顺层钻孔抽采气固耦合模型,利用Comsol软件模拟了钻孔周围的瓦斯流动规律,得出了有效抽采半径与时间的幂函数关系,并模拟了不同抽采负压、渗透率、钻孔孔径及地应力的变化对瓦斯抽采有效半径的影响,结果显示渗透率是影响抽采半径的关键因素。

抽采钻孔有效影响半径是指在规定的时间内钻孔抽采瓦斯的有效影响范围,是进行抽采方法选择、确定钻孔布置参数以及评价抽采效果的重要依据,其大小与煤层透气性、瓦斯压力、抽采负压及抽采时间等因素有关。采用钻孔瓦斯压力变化指标测定钻孔抽采有效影响半径是一种简单有效的测定方法,通过在长平煤矿低渗透性3#煤层试验得出:施工孔径125 mm的钻孔,在抽采28 d后抽采有效影响半径为2.50 m,与数值模拟结果相近。