为研究合理的瓦斯抽采钻孔布孔参数,采用FLAC3D数值模拟的方法,分析了在巷道影响下钻孔破坏的过程。研究结果表明,平行布孔的钻孔孔壁应力集中程度一致,各个钻孔内部的应力分布相似。钻孔间距小于5倍开孔半径时,孔周煤体产生大范围塑性变形,导致孔壁稳定性差。布孔方式以及布孔间距对孔壁应力集中有较大的影响,采用平行布置方式比倾斜布孔方式的钻孔更为稳定,能够更为有效地保障瓦斯抽采。

为了解远程卸压开采中的瓦斯抽采特征及裂隙演化过程,以朱集矿首采工作面综合抽采为例,对比分析了各措施抽采参数变化规律。研究结果表明:留巷埋管和地面钻井抽采瓦斯浓度较高,穿层钻孔因顶板运动可能造成钻孔错断,尚不能准确实现远程定点抽采,各孔瓦斯抽采纯量和浓度差异较大,在钻孔布位和维护方面仍有较大的优化空间。运用UDEC软件模拟了采动裂隙的演化进程,模拟结果与瓦斯抽采参数的监测结果和来压规律较为吻合,可辅助查明留巷内穿层钻孔的损毁原因。

在综合考虑瓦斯流动惯性和滑脱效应的基础上,建立了瓦斯抽采流动模型。以松河煤矿15号煤层12150采煤工作面为工程背景,通过数值模拟分析了单一钻孔和多钻孔情况下瓦斯压力分布规律和渗透率变化情况,并结合钻孔抽采有效半径,得出了合理的抽采钻孔直径和钻孔布置参数。当单一钻孔瓦斯抽采240d时,通过比较钻孔直径为40,65,75,94mm时的瓦斯抽采效果,得出钻孔直径选取为65mm较为适宜。当3个钻孔在钻孔间距分别为3,4,5m时,进行不同时间段的瓦斯抽采的有效半径分析,得出当预抽采超过180d时,选用5

针对我国高瓦斯矿井采用单一井下抽采或地面抽采方法,抽采达标时间长,难以满足高产高效需要的技术难题,进行了实验室水力致裂及数值模拟的理论分析,分析了裂缝扩展的影响因素,给出了地面压裂裂缝扩展理论计算方法,为地面压裂造缝、布孔设计等提供理论支撑,研究了地面压裂作业与井下抽采钻孔合理的时间和空间衔接关键参数,实现了地面压裂井与井下钻孔的安全对接和联合压抽,提升了矿井瓦斯抽采效率,有效地保障了矿井安全生产。