小庄煤矿低透气性煤层氮气促抽瓦斯技术研究_中国煤炭行业知识服务平台

小庄煤矿低透气性煤层氮气促抽瓦斯技术研究

作者

陈依琛李可徐传玉
单位

陕西彬长小庄矿业有限公司
摘要

针对彬长矿区小庄煤矿低透气性煤层瓦斯抽采难度较大的问题，采用理论分析和数值模拟相结合的方法，从煤层瓦斯吸附-解析理论出发，揭示了注氮驱替瓦斯的机理。利用COMSOL数值模拟软件，研究了注氮驱替瓦斯的过程，以及不同注氮压力下瓦斯驱替效果。研究结果表明：高压氮气的注入可以降低瓦斯的平衡孔隙压力，从达西定律角度得出氮气的注入使瓦斯横向压力梯度增大，驱使瓦斯朝自由面运移。得出了适用于小庄低透气性煤层的合理抽采孔排距为3 m.数值模拟发现注氮压力为1.2 MPa时驱替效果较好，且不会由于压力过大导致煤层微孔介质破坏。基于此，展开了井下现场试验，注氮驱替瓦斯抽采效果较单抽平均抽采纯量提高了22.6%,确定了氮气驱替瓦斯效果的可行性，为矿井安全高效抽采瓦斯提供理论指导。
关键词

低透气性注氮驱替瓦斯抽采孔排距瓦斯抽采
文章目录

1 工程背景
2 注氮驱替瓦斯机理
2.1 瓦斯吸附-解吸机理
2.2 驱替机理
3 注氮工艺
4 COMSOL数值模拟分析
4.1 模型基本假设
4.2 控制方程
4.2.1 多孔介质渗流场控制方程
4.2.2 多孔介质气体扩散方程
4.3 数值模型运行及效果分析
5 注氮促抽瓦斯井下试验
5.1 试验工艺及孔位布置
5.2 瓦斯抽采效果
6 结语