【技术实现步骤摘要】
一种煤矿井下水力造穴工艺模拟优化方法与系统
[0001]本专利技术属于煤矿井下含瓦斯煤层卸压增透
，涉及一种煤矿井下水力造穴工艺模拟优化方法与系统。
技术介绍
[0002]本部分的陈述仅仅是提供了与本专利技术相关的
技术介绍
信息，不必然构成在先技术。
[0003]随着浅埋煤炭资源的逐渐枯竭，目前，很多矿井都进入了深部开采阶段。深部开采往往伴随着高地应力、高地热辐射、高瓦斯涌出、低煤层透气性等复杂环境，尤其高瓦斯矿井中，煤与瓦斯突出、瓦斯爆炸等瓦斯事故风险对矿井安全生产造成了严重威胁。
[0004]瓦斯抽采是治理矿井瓦斯事故最有效的方法之一，水力造穴作为一种基于瓦斯抽采钻孔的水力化煤层卸压增透手段，不仅可以增加煤层透气性，促进瓦斯解析，而且可以对煤体局部卸压，促进瓦斯抽采钻孔周围煤体内部裂隙的发育贯通，从而实现更高效的瓦斯抽采。
[0005]目前，水力造穴已经作为一种安全有效的卸压增透手段逐步大范围应用在高瓦斯低透气性煤层的瓦斯治理工作中，然而，由于煤体的不可透视性，实际作业中无法准确直观地判断当前...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种煤矿井下水力造穴工艺模拟优化方法，其特征是，包括以下步骤：获取目标煤层参数，建立三维煤层结构，进行模型颗粒填充，形成煤层数值模型；根据实际造穴方案设置造穴参数，建立造穴系统的模型三维结构，按配比生成磨料颗粒和液体颗粒，设定边界条件；对煤、水和磨料的颗粒间进行参数标定并平衡模型；进行离散单元法和计算流体动力学耦合的水力造穴过程数值模拟计算，模拟水力造穴作业过程，记录模拟过程中目标造穴区域内局部应力、密度和孔隙率的分布情况；根据不同造穴参数下的多次数值模拟计算结果，分析卸压增透效果对各水力造穴参数的响应关系，基于分析成果，确定水力造穴参数的优化方案，得到最终水力造穴工艺方案。2.如权利要求1所述的一种煤矿井下水力造穴工艺模拟优化方法，其特征是，获取目标煤层参数的具体过程包括从目标造穴区域获取煤样，开展物理实验，获取试样矸石含量、抗压强度、抗剪强度、孔隙率、密度和层理分布情况；利用扫描方法，获取钻孔孔周裂隙的分布情况，统计其长度、分布位置和方向。3.如权利要求1或2所述的一种煤矿井下水力造穴工艺模拟优化方法，其特征是，建立三维煤层结构，进行模型颗粒填充的具体过程包括根据目标区域煤层结构，建立三维模型，并基于物理实验结果，设置颗粒的密度、粒径范围、分组和孔隙率参数，向模型中填充颗粒。4.如权利要求1或2所述的一种煤矿井下水力造穴工艺模拟优化方法，其特征是，形成煤层数值模型的具体过程包括根据扫描或电镜扫面得到的结构面信息分布情况，给煤层模型添加层理和节理信息，根据裂隙分布情况，给煤层模型添加裂隙分布信息，完成煤层数值模型的建立。5.如权利要求1所述的一种煤矿井下水力造穴工艺模拟优化方法，其特征是，根据实际造穴方案设置造穴参数，建立造穴系统的模型三维结构的具体过程中，设置水力造穴模型参数，包括：水压、磨料组分配比、磨料性质、轴向退钻速度、周向旋转速度、造穴长度、造穴间距、水
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磨料配比和喷嘴结构，参数设定完成后，设置颗粒参数，并设置边界条件。6.如权利要求1所述的一种煤矿井下水力造穴工艺模拟优化方法，其特征是，对煤、水和磨料的颗粒间进行参数标定的具体过程包括：固体颗粒间采用无粘结模型，不考虑磨料、煤层颗粒间的粘性作用，进行宏细观参数标定，依据落料实验和滚筒实验得到的动静态休止角，...
【专利技术属性】
技术研发人员：周宗青，靳高汉，宋曙光，褚开维，刘聪，高成路，白松松，高天，刘雨函，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：
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