摘要:针对松软低透煤层因煤质松软与渗透率低而导致的瓦斯抽采难题,提出了水力冲孔强化瓦斯抽采技术。本文以五里堠煤矿为工程背景,综合运用室内试验、数值模拟及现场实测等多种研究方法,探究了水力冲孔强化瓦斯抽采机制。首先,利用DJG-Ⅱ型三轴动应力态煤岩渗流测试装置,分析了卸压条件下煤样渗透率演化规律。其次,结合D-P破坏准则、Fick扩散定律及Darcy渗流定律,构建了水力冲孔损伤-渗流数学模型,并借助COMSOL Multiphysics有限元软件进行了数值求解,揭示了水力冲孔对煤体内部损伤场和渗流场的影响。最后,阐明水力冲孔增透强化瓦斯抽采机制,基于现场煤层瓦斯抽采效果验证水力冲孔强化瓦斯抽采。研究结果表明:水力冲孔与普通钻孔相比影响周围煤体损伤范围更大。水力冲孔后增加周围煤体裂隙数量,为瓦斯流动提供空间。煤体损伤主要集中在塑性残余 区和塑性软化区。水力冲孔的等效抽采有效半径是普通钻孔的等效抽采有效半径的3.1倍。水力冲孔的等效抽采影响半径是普通钻孔的等效抽采影响半径的2.4倍。冲孔半径由0.3m增加到0.5m时,等效抽采有效半径增幅了34%,等效抽采影响半径增幅了31%。经现场实践结果表明:煤层瓦斯抽采54d期间,水力冲孔瓦斯抽采体积分数平均为20.83%,普通钻孔瓦斯抽采体积分数平均为8.2%,水力冲孔瓦斯抽采实现了增流效果。