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摘要
矿井瓦斯抽采存在抽采率低、有效抽采周期短、瓦斯预抽浓度不达标等困境。为实现高瓦斯低透气性煤层的精准卸压增透，以顺和煤矿2404典型深井高瓦斯低透气性煤层工作面作研究对象，基于长时力学效应理论建模、COMSOL数值分析和现场试验的方法，构建了大直径钻孔卸压煤层瓦斯运移多场耦合模型，提出了大直径钻孔瓦斯有效抽采半径的判定指标——残余瓦斯压力不超过0.22 MPa，揭示了大直径煤层钻孔卸压增透机理及瓦斯运移规律：单一大直径钻孔煤层瓦斯压力呈以钻孔为圆心的椭圆分布，由钻孔向外瓦斯压力逐渐增加，随着抽采时间延长，抽采达标区域逐渐扩大。钻孔周边应力转移特征为：随着抽采时间增加，单一大直径钻孔周边点的垂直应力呈现先增后降趋势，提出了高瓦斯低透气性煤层大直径钻孔卸压增透抽采技术。模拟确定了钻孔有效抽采半径，孔间距6.0 m、直径300 mm钻孔卸压增透效果最好，其两侧3.0 m内平均渗透率为1.58×10-15 m2，远大于初始值1.15×10-17 m2。现场应用表明，大直径钻孔瓦斯抽采远优于普通钻孔，300 mm大直径钻孔瓦斯最高浓度为47.2%，75 mm原钻孔最大浓度仅为10.6%，且大直径钻孔5.0%以上高浓度抽采天数提高了40.2%，有效解决了小直径瓦斯钻孔治理难题，为高瓦斯煤层高效精准卸压增透强化抽采提供了有效途径。
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单位中国矿业大学; 煤炭资源与安全开采国家重点实验室; 中国矿业大学（北京）
