煤田地质与勘探

作者：李泉新, 赵月辰, 牟全斌, 王亮, 方俊, 王成浩,

关键词：瓦斯防治, 定向长钻孔, 正负压转变, 抽采阻力, 轴径向运移,

背景超长定向抽采钻孔在煤矿瓦斯治理工程中具有重要支撑作用，明晰其抽采过程中正负压耦合机理及瓦斯运移主控机制对实现瓦斯安全高效抽采至关重要。然而，钻孔内正负压分区演化规律与抽采效率的主要影响因素仍缺乏精准表征。方法以神东保德煤矿为工程背景，构建了基于孔隙–裂隙双重介质的“扩散–渗流–孔中流动”多场耦合模型，模拟抽采孔内瓦斯变化，并结合现场数据进行检验，揭示瓦斯运移规律与参数优化路径，判断抽采效率的主要影响因素。结果和结论超长孔内部形成“轴向牵引+径向补给”的耦合流动格局，孔口前段为负压主导的高强抽采区，深部则以正压扩散稳定供气为主，整体呈“局部负压抽采−广域正压补给”分区特征，正负压分区及其平衡点随时间以幂函数规律由孔口向孔中非线性推进，负压有效范围主要集中于钻孔前端百余米，长期抽采中正压补给占主导。引入考虑塌孔/堵塞的阻力演化模型后，比对模拟结果与井下监测确定钻孔阻力系数a1=400为更符合现场的等效阻力系数，准确模拟了正负压分区与日抽采量演化。在尺度匹配方面，短钻孔突出单孔产能，长钻孔强化区域治理效能，中间比例则兼具效率与适应性，工程应用应依据治理目标优化匹配方式。抽采达标半径沿孔轴呈“前缓后陡”特征，可划分为均衡扩散段与衰减控制段。轴–径向贡献分析表明，径向正压扩散供气占比达81.3%，轴向负压牵引主要集中在前段约100 m，体现“径向解吸渗流主导、轴向短程牵引辅助”的空间分工；针对末端半径收缩与通道受限问题，提出通过末端辅助手段实施局部强化，为超长孔布置、抽采制度与达标管控提供了理论依据与工程指导。

来源：2026年第3期

《煤田地质与勘探》期刊编辑部

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