梁跃辉博士研究生：Gas seepage characteristics and discharge radius of coal seam borehole
作者：梁跃辉，石必明，岳基伟*，张铖铖，王成，韩奇峻
单位：安徽理工大学安全科学与工程学院
期刊：《Energy》
创新点：
（1）构建了钻孔瓦斯排放流固耦合模型，阐明了排放钻孔周围瓦斯的渗流特征。
（2）通过有限元模拟和现场试验，系统揭示了钻孔瓦斯排放半径的演化机理。
（3）对比了不同钻孔布置方案的瓦斯排放效果，验证了“三角形”布置方案在有限时间内的优越性。
摘要：
钻孔排放半径是矿井瓦斯防治的一项关键技术参数，在超前排放钻孔应用过程中，钻孔内瓦斯渗流特性至关重要。基于此，采用有限元分析软件，构建了钻孔瓦斯排放流-固耦合模型，探究了排放时间、钻孔孔径、煤层渗透率对钻孔周围瓦斯渗流特性以及排放半径的影响规律，在祁东煤矿开展了现场验证，对比了不同布孔方式的瓦斯排放效果。研究结果表明：钻孔排放时周围瓦斯压力呈椭圆形分布，随着排放时间的延长，瓦斯压力呈衰减趋势；排放半径与排放时间呈正相关，其变化满足幂函数关系；相同排放时间下，排放半径随钻孔孔径呈指数形式增长，但在排放后期钻孔孔径对瓦斯排放半径的影响存在局限性；随着钻孔持续排放，煤层渗透率越高其瓦斯压力下降速率越快，排放半径随煤层渗透率呈线性增长的趋势；在煤层渗透率较高的情况下，即使排放时间短，钻孔也能取得较好的瓦斯排放效果；将祁东煤矿现场试验结果与数值模拟结果相比较，有效排放半径与排放时间呈正相关，且有效排放半径随着钻孔孔径扩大而增加，符合煤层钻孔瓦斯排放半径的变化规律；钻孔布置间距越大，瓦斯排放达到安全标准的时间越长；当瓦斯排放时间较短时，可优先选择“三角形”布孔方式。研究结果为工作面局部防突工作奠定理论基础。
部分图片：
图13钻孔布置及计算方法
图15预测孔和测试孔对应深度处直线距离和K1值的变化
图16预测孔和测试孔对应深度处直线距离和S值的变化
图20不同间距下“正方形”钻孔瓦斯压力云图
图21不同间距下“三角形”钻孔瓦斯压力云图
图22不同点位瓦斯压力的变化
第一作者简介：梁跃辉，安徽合肥人，安徽理工大学安全科学与工程学院博士研究生。以第一作者在《煤炭学报》、《Energy》等期刊发表学术论文6篇，授权及申请专利6项，中国职业安全健康协会安全科学与工程学科全国优秀硕士论文；主持安徽省教育厅研究生质量工程项目、矿山安全高效开采安徽省高校工程技术研究中心开放基金、博士研究生创新基金、大学生科技创新扶持项目各1项；主持省级以上学科竞赛获奖8项，在中国科协主办的青年科普创新大赛中荣获全国一等奖及最佳应用奖；参与国家自然科学基金区域创新发展联合基金、国家自然科学基金、安徽省自然科学基金、企业横向等多项课题的研究。
来源：Liang Yuehui, Shi Biming, Yue Jiwei, et al. Gas seepage characteristics and discharge radius of coal seam borehole[J]. Energy, 2025, 335: 138020.https://doi.org/10.1016/j.energy.2025.138020.
