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钻孔数增加瓦斯抽采时间呈幂函数降低

2019-03-28

  重庆大学张超林等研究人员采用自主研发的多场耦合煤层气开采物理模拟试验系统升级改造了顺层钻孔瓦斯抽采系统,对不同钻孔数量条件下顺层钻孔瓦斯抽采进行物理模拟。


  研究人员发现不同钻孔数量抽采时,抽采前期钻孔数量越多瞬时流量越大,中后期逐渐变化为钻孔数量越多瞬时流量越小。累积流量随钻孔数量的增加呈对数函数增加,钻孔数量越多,累积流量增加效果越不明显。抽采时间随钻孔数量的增加呈幂函数降低,钻孔数量越多,其下降效果越不明显。


  物理模拟试验作为对数值分析和现场测试的必要补充和验证,具有重要意义。但由于物理模拟钻孔抽采瓦斯一般要求煤样尺寸较大,且抽采钻孔的设计安装比较困难,因此相关试验装置及成果较少。以往试验主要是针对单一钻孔条件下瓦斯抽采过程进行研究,并且对瓦斯抽采量及抽采时间等关键参数的研究不足。


  张超林等研究人员采用的多场耦合煤层气开采物理模拟试验系统主要包括主体承载支架、试件箱体、伺服加载系统、数据采集系统及顺层钻孔瓦斯抽采系统。


多场耦合煤层气开采物理模拟试验系统


  为了研究钻孔数量(经济成本)与瓦斯抽采量、抽采时间(时间成本)的相互关系,共设计4组抽采试验:1)Ⅱ号钻孔单独抽采;2)Ⅱ,Ⅲ号钻孔同时抽采;3)Ⅱ,Ⅲ,Ⅳ号钻孔同时抽采;4)Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ,Ⅳ号钻孔同时抽采。当钻孔数量由1个增加到2,3和4个时,同一分支钻孔累积流量约下降至0.60倍、0.45倍和0.35倍。


  这项研究得到了国家科技重大专项、国家自然科学基金、重庆市基础与前沿研究计划项目的资金支持。


  通信作者:张超林(1991-),男,安徽省阜阳市人,讲师,工学博士,从事瓦斯抽采、煤岩动力灾害预防与控制等方面的研究。E-mail:chaolinzhang@cqu.edu.cn


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  责任编辑:宫在芹
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