﻿ 不同水力冲孔强度有效抽采半径测试及模拟

# 不同水力冲孔强度有效抽采半径测试及模拟The Effective Extraction Radius of Different Hydraulic Flushing Scale Was Tested and Simulated

Abstract: Hydraulic flushing has been widely used as an effective anti-reflection method for coal seam because of its simple operation and significant pressure relief. The effective extraction radius of hydraulic flushing is especially important for hydraulic flushing design. In this paper, through using the method of the pressure drop measurement Yunding coal Co., Ltd. 2 1 coal seam hydraulic flushing effective radius of extraction, and using numerical simulation method to perfect, the following conclusion is drawn: under the same extraction time, with the increase of the quantity of coal, gas extraction effective radius increases, when the coal is 0.5 t/m (1%), 0.8 t/m, 1.0 t/m (2%), 1.5 t/m (3%) of borehole extraction from 90 days after the effective radius of extraction respectively: 4.61 m, 5.23 m, 6.21 m, 6.93 m. The relationship between effective extraction radius and extraction time of different coal output conforms to the power function. Combined with field measurement and numerical simulation, the effective extraction radius of Yunding coal industry is 2% coal extraction rate, 90 days extraction time and 6.2m effective extraction radius.

1. 引言

2. 基本情况

3. 不同水力冲孔强度抽采半径现场实测

3.1. 测试原理

Figure 1. Schematic diagram of the pressure test radius

3.2. 水力冲孔有效半径测试设计及实施

3.2.1. 测点布置

Figure 2. The actual construction drawing of the test hole in the mining area

3.2.2. 压力测试封孔

Figure 3. Schematic diagram of the “two-block one-injection pipe direct connection” sealing process

3.2.3. 水力冲孔

Figure 4. Schematic diagram of system equipment

4. 现场测试数据分析

4.1. 实验数据整理

Figure 5. Gas pressure changes before and after the first group of hydraulic punching in Yunding Coal Industry

Figure 6. Gas pressure changes before and after the second group of hydraulic punching in Yunding Coal Industry

Figure 7. Gas pressure changes before and after the third group of hydraulic punching in Yunding Coal Industry

4.2. 实验数据分析

1) 第一组水力冲孔数据出煤量为9.3t，出煤率为1.16%。经过4个月的瓦斯抽采，5个钻孔均呈现下降状态，由于该区域瓦斯含量较低，所有钻孔的瓦斯压力均未超过0.6 MPa，通过分析各孔压力降低情况来看，距离抽采钻孔最远的P13钻孔经过113天(近似4个月)的抽采，瓦斯压力由0.3 MPa下降到0.14 MPa，压力降低超过51%，下降则判定该组瓦斯抽采有效半径在P13到P14之间，即有效半径为5~6 m之间，出于安全考虑，取较小值，该组在出煤率为1.16%的条件下抽采4个月的有效抽采半径为5 m。

2) 第一组水力冲孔数据出煤量为16 t，出煤率为1.86%。经过近4个月的瓦斯抽采，5个钻孔均呈现下降状态，距离抽采钻孔最远的P24钻孔经过95天(3个月)的抽采，瓦斯压力由0.34 MPa下降到0.16 MPa，压力降低超过51%，则判定该组瓦斯抽采有效半径在P24到P25之间，即有效半径为6~7 m之间，出于安全考虑，取较小值，该组在出煤率为1.86%的条件下抽采3个月的有效抽采半径为6 m。

3) 云顶煤业13采区第三组测试孔，水力冲孔出煤量为24.5 t，出煤率为2.5%。在设定的3个月抽采时间内，5个测压孔数值下降不明显，根据现场实际情况分析可知，该区域煤层较厚，水力冲孔过程中虽然出煤量较大，但实际有可能在冲孔钻孔周围形成椭球形孔洞，周围煤体未垮落。

5. 不同水力冲孔强度有效抽采半径数值模拟

Figure 8. Gas pressure distribution cloud diagram at day 90

Figure 9. The law of effective extraction radius with coal output

6. 结论

1) 对云顶煤业二1煤层进行了水力冲孔有效抽采半径测试，当出煤率为1%、2%和3%条件下的水力冲孔有效抽采半径随时间延长而增大，但也存在着煤层赋存不均质性造成的测试偏差及煤层瓦斯压力数据降低与预期时间不匹配等问题，采用数值模拟的方法加以完善更容易得出准确的规律。

2) 以云顶矿煤层瓦斯赋存特征及实际水力冲孔参数为基础，采用数值模拟的方法对不同出煤量条件下有效抽采半径进行了模拟，随抽采时间增加或出煤量增加，冲孔孔洞周边瓦斯压力降低幅度增大，有效抽采半径与抽采时间、出煤量之间的关系符合幂指数函数关系。模拟结果与现场实际吻合，有效弥补了现场测试数据的欠缺。

3) 结合现场实测及数值模拟，云顶煤业的有效抽采半径采用出煤率为2%，抽采时间为90d，有效抽采半径为6.2 m。

NOTES

*通讯作者。

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