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2012年4月 矿 业安全 与环保 第39卷第2期 基于 ANSYS的瓦斯抽放时间及钻孔间距的分析 杨 夺 ，张忠成 (内蒙古科技大学矿业工程学院，内蒙古 包头014010) 摘要：对五虎山煤矿 1201综采工作面回风巷煤壁前方应力分布进行了分析，采用ANSYS有限元软 件对工作面回风巷瓦斯抽放进行数值模拟，叙述了计算模型的建立过程，并绘制出网格划分图及瓦斯压 力分布图。通过模拟结果确定了钻孔的瓦斯抽放半径和抽放时间，可在提高瓦斯抽放率的同时确保工 作面的安全生产。 关键词：瓦斯抽放时间；钻孔间距；瓦斯抽放半径 ；数值模拟 中图分类号 ：TD712．6 文献标志码 ：A 文章编号 ：1008-4495(2012)02-0073-04 瓦斯抽放是降低高瓦斯矿井瓦斯涌出量、防止 放率，影响了瓦斯抽放效果。预抽时间过长也影响 瓦斯爆炸及煤与瓦斯突出灾害的重要措施。检验瓦 了生产进度，所以科学合理地确定钻孔间距和抽放 斯抽放效果的主要指标有瓦斯抽放量和瓦斯抽放 时间十分必要。我 国主要采用瓦斯含量、瓦斯压力 率。提高瓦斯抽放效率的主要途径是在瓦斯抽放过 和相对瓦斯压力等指标来确定钻孔间距，而抽放时 程 中尽可能多地抽 出瓦斯，这就需要提高煤层透气 间主要依据 《煤矿安全规程》确定。 性系数并不断改进抽放工艺。在瓦斯抽放过程中既 五虎山煤矿 1201工作面煤层赋存比较稳定，煤 要多抽出瓦斯，又要降低抽放成本，而不合理的钻孔 层平均厚度427m，倾角为6。～1O。，顶底板均为页 数量和抽放时间是导致抽放成本较高的主要原因。 岩，煤层节理比较发育，工作面构造较为复杂，多条 因此，合理确定钻孑L间距和抽放时间是保证较好抽 断层在采面发育且落差较大、延伸较长，对掘进和 回 放效果和降低抽放成本 的关键。笔者主要利用 采都将造成极大影响。由于受煤层地质条件和周围 ANSYS模拟结果确定合理的钻孔间距和抽放时间， 开采扰动的影响，在测试煤层参数时瓦斯压力起伏 取得了较好的效果 ¨。 较大，所以瓦斯压力值和瓦斯含量值难以实现连续、 准确地测试，采用绝对压力指标法和绝对含量指标 1 问题的提出 法失去了可能性。当抽放钻孔作业时，其周边的测 乌达矿区五虎山煤矿位于内蒙古 自：冶区贺兰山北 压孑L压力值会相应地降低。因此，采用相对压力指 段煤田乌达矿区的南部，核定生产能力为 1．5Mt／a。矿 标法确定瓦斯抽放影响半径 。 井通风系统为分区式，九层盘区、十二层盘区均采用负 2 计算模型的建立 压抽出式通风，各安设 2台主要通风机，1台工作、1台 备用。由于 1201工作面瓦斯涌出量达 15．935m3／min， 拉普拉斯方程能够控制渗流问题和热分析问 回采工作面有效通风净断面积为5ITI，通风所能解 题，要想解决渗流问题必须采用热分析，相关的换算 决的工作面最大绝对瓦斯涌出量为7．5In／min，不 如下：热导率换成渗透系数，岩体介质用温度场介质 能完全解决瓦斯 问题，所 以需要抽放瓦斯。现有的 替换，孔隙压力用温度替换，比热容用抽放压力替 瓦斯抽放钻孔布置 以经验为主，有的地方钻孔过于 换，这样就可以采用ANSYS有限元软件中温度场分 密集，钻孔影响范围重复交叉 ，造成较大的浪费；有