煤层液态CO2相变致裂半径预测研究

摘要：

预测致裂半径是确定液态CO2相变致裂增透瓦斯抽采技术布孔间距的前提,直接影响瓦斯抽采效果.现有预测方法大多基于单因素.为掌握多因素对液态CO2相变致裂半径的影响规律,有效预测布孔间距,采用ANSYS/LS-DYNA数值模拟软件,结合正交试验,开展了煤层液态CO2相变致裂半径预测研究.数值模拟结果表明:影响液态CO2相变致裂半径的因素主次顺序为地应力＞瓦斯压力＞煤体坚固性系数;致裂半径随地应力增大而减小,随瓦斯压力和煤体坚固性系数增大而增大,且呈线性关系.对数值模拟结果进行多元回归分析,建立了基于地应力、瓦斯压力及煤体坚固性系数3组不同因素耦合条件下的液态CO2相变致裂半径预测模型.在煤矿现场进行工业性试验,基于预测模型计算结果设置抽采钻孔,采用压力指标法对瓦斯抽采效果进行测试分析,结果表明:液态CO2相变致裂孔两侧观测孔的瓦斯压力随时间增加呈递减趋势,且抽采初期距致裂孔越远,则压力越大,与理论分析及数值模拟结果一致;液态CO2相变有效致裂范围与预测结果基本相符;观测孔瓦斯抽采体积分数较自然抽采孔提高73.4％,瓦斯抽采效率显著提高.

关键词：瓦斯抽采、液态CO2相变致裂增透、致裂半径预测、多因素耦合分析、正交设计、多元回归分析

所属期刊栏目：49

分类号：TD712(矿山安全与劳动保护)

资助基金：国家自然科学基金;天地科技股份有限公司科技创新创业资金专项项目

在线出版日期：2023-11-06（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共8页

页码：110-117