西沟煤矿注CO2促抽煤层瓦斯模拟研究*

韩 兵

(1.煤科集团沈阳研究院有限公司，辽宁 沈阳 110016； 2.煤矿安全技术国家重点实验室，辽宁 抚顺 113122)

0 引言

随着我国浅部煤炭资源开采枯竭，我国煤矿开采深度不断向下延伸，开采强度也逐步加大[1]。煤层地质赋存条件愈加复杂，出现了高地应力、高瓦斯、高非均质性、低渗透性、低强度的煤体特征，煤与瓦斯突出事故日趋严重，对瓦斯抽采要求进一步提高[2]。

目前，我国诸多学者在瓦斯运移理论与抽采技术方面进行了大量研究。在煤层瓦斯运移理论方面，学者们基于对煤体应力变化及瓦斯运移特征的研究，先后提出了固气耦合模型[3]、流固耦合模型[4]和热流固耦合模型[5]。同登科[6]、黎水泉[7]等分析了煤基质孔隙、裂隙的演化特征，建立了双孔介质流固耦合模型。在瓦斯抽采技术方面，李波[8]提出了钻孔瓦斯抽采有效半径的确定方法；刘慧鹏[9]分析了顺层钻孔间距对瓦斯抽采的影响；王海阔[10]研究了远距离下保护层开采的卸压瓦斯抽采技术；张浩浩[11]研究了底板巷穿层瓦斯抽采技术；吴迪[12]基于对CO2驱替煤层瓦斯机理的分析，研究了注CO2瓦斯抽采技术。上述研究极大地促进了煤层瓦斯抽采理论与技术的发展。

本文将理论分析与工程实践相结合，建立注CO2促抽瓦斯固气耦合模型，并利用COMSOL模拟软件进行注气瓦斯抽采模拟，研究西沟煤矿5号煤层的5315工作面煤层注气瓦斯抽采效果，并通过与钻孔瓦斯抽采方案对比分析，论证煤层注CO2促抽煤层瓦斯工艺的可行性与有效性。……