基于含瓦斯煤岩固气耦合模型的钻孔抽采瓦斯三维数值模拟

尹光志^1,2，李铭辉^1,2，李生舟^1,2，李文璞^1,2，姚俊伟^1,2，张千贵^1,3

1. 重庆大学煤矿灾害动力学与控制国家重点实验室2. 重庆大学资源及环境科学学院3. 西南石油大学石油工程学院

摘 要：通过在多孔介质的有效应力原理中引入瓦斯吸附产生的膨胀应力,得出适用于含瓦斯煤岩的有效应力计算公式。同时利用含瓦斯煤岩的孔隙率和渗透率的动态模型,建立了能描述含瓦斯煤岩固气耦合情况下的骨架可变形性和气体可压缩性的固气耦合模型。以平顶山十矿的相关物性参数为基础进行了数值模拟,首先对建立的三维模型进行了开挖处理,得到了开挖后煤层的应力分布状态,而非简单的均布载荷,然后利用所建立的数学模型进行钻孔抽采瓦斯三维数值模拟。从数值模拟结果得到:①抽采负压对钻孔抽采瓦斯的影响不明显;②随着抽采时间的增长,煤层的孔隙率逐渐减小;③随着时间的推移,钻孔抽采瓦斯的有效抽采半径均逐渐增大,最后会迫近一个定值。

关键词：渗透率;固气耦合模型;数值模拟;含瓦斯煤;