本文關(guān)鍵詞：隧道開挖中瓦斯?jié)B流數(shù)值模擬及災(zāi)害防治研究

  更多相關(guān)文章： 瓦斯隧道開挖 氣固耦合 數(shù)值模擬 滲流 瓦斯防治

【摘要】：隧道瓦斯災(zāi)害為隧道的建設(shè)施工帶來了極大的危險(xiǎn)性,造成了極大的生命財(cái)產(chǎn)損失和惡劣的社會影響。隧道瓦斯災(zāi)害的發(fā)生多是由于開挖活動引起煤巖裂隙結(jié)構(gòu)發(fā)生改變,煤巖內(nèi)的瓦斯氣體向外釋放而引起的,因此,研究隧道開挖過程中的瓦斯?jié)B流規(guī)律對隧道瓦斯災(zāi)害的防治,具有重要的理論意義和工程應(yīng)用價(jià)值。本文根據(jù)含瓦斯煤巖的孔裂隙結(jié)構(gòu)特征及瓦斯擴(kuò)散與流動相關(guān)理論,構(gòu)建了煤巖應(yīng)力場和瓦斯?jié)B流場的氣固耦合模型,利用多物理場耦合分析軟件對隧道開挖過程中煤層的瓦斯?jié)B流進(jìn)行了模擬分析,并結(jié)合現(xiàn)有研究和工程經(jīng)驗(yàn),提出了隧道瓦斯災(zāi)害防治措施,主要研究成果如下： (1)通過對含瓦斯煤巖的應(yīng)力分析和瓦斯流動理論分析,建立了煤巖瓦斯氣固耦合模型。 (2)利用多物理場耦合分析軟件建立模型,并對隧道開挖過程中的煤巖瓦斯?jié)B流進(jìn)行模擬,獲得了開挖過程中瓦斯壓力、瓦斯含量和瓦斯流速的變化規(guī)律。通過改變邊界條件和初始瓦斯壓力,模擬了隧道埋深和初始瓦斯壓力對瓦斯?jié)B流的影響,并通過模擬不同揭煤長度時(shí)的瓦斯?jié)B流規(guī)律,分析了揭煤長度對煤層中瓦斯?jié)B流的影響。 (3)通過分析影響瓦斯災(zāi)害發(fā)生的幾個(gè)因素和工程實(shí)際情況,結(jié)合模擬分析結(jié)果,提出了隧道瓦斯災(zāi)害防治的施工處治措施和工程結(jié)構(gòu)處治措施。
【關(guān)鍵詞】：瓦斯隧道開挖 氣固耦合 數(shù)值模擬 滲流 瓦斯防治
【學(xué)位授予單位】：中南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TD712
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 緒論8-18
• 1.1 研究背景及意義8-12
• 1.1.1 隧道建設(shè)狀況8-12
• 1.1.2 論文研究意義12
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-16
• 1.2.1 巖石破裂過程試驗(yàn)及檢測方法12-16
• 1.2.2 擾動條件下煤巖瓦斯運(yùn)移特征研究現(xiàn)狀16
• 1.3 本文研究內(nèi)容16-17
• 1.4 技術(shù)路線17-18
• 2 煤巖孔隙結(jié)構(gòu)特征及瓦斯擴(kuò)散與流動理論18-34
• 2.1 含瓦斯煤巖的孔隙結(jié)構(gòu)特征18-25
• 2.1.1 煤巖孔隙結(jié)構(gòu)18-21
• 2.1.2 含瓦斯煤巖裂隙21-22
• 2.1.3 孔隙率模型22-25
• 2.2 瓦斯擴(kuò)散與流動理論25-33
• 2.2.1 含瓦斯煤巖中的瓦斯賦存25-28
• 2.2.2 瓦斯運(yùn)移機(jī)理28-31
• 2.2.3 煤層瓦斯?jié)B流特性31-33
• 2.3 本章小結(jié)33-34
• 3 隧道含瓦斯煤層段揭煤過程瓦斯氣固耦合數(shù)值模擬研究34-61
• 3.1 氣固耦合問題的求解方法34-35
• 3.2 煤巖瓦斯氣固耦合模型的建立35-43
• 3.2.1 含瓦斯煤巖的變形控制方程36-38
• 3.2.2 含瓦斯煤巖體瓦斯?jié)B流耦合方程38-41
• 3.2.3 煤巖瓦斯氣固耦合模型41
• 3.2.4 定解條件41-43
• 3.3 隧道含瓦斯煤層段揭煤過程瓦斯?jié)B流數(shù)值模擬43-60
• 3.3.1 多物理場耦合軟件43
• 3.3.2 數(shù)值模型的建立43-46
• 3.3.3 模型計(jì)算結(jié)果分析46-60
• 3.4 本章小結(jié)60-61
• 4 隧道開挖過程中瓦斯災(zāi)害防治研究61-78
• 4.1 隧道瓦斯災(zāi)害分析61-65
• 4.1.1 瓦斯災(zāi)害類型61-62
• 4.1.2 瓦斯災(zāi)害特點(diǎn)62-63
• 4.1.3 瓦斯致災(zāi)因子分析63-65
• 4.2 防治措施65-74
• 4.2.1 隧道施工處置措施65-73
• 4.2.2 隧道工程結(jié)構(gòu)處置措施73-74
• 4.3 某公路低瓦斯隧道處置措施74-77
• 4.3.1 工程概況74-75
• 4.3.2 穿煤處理75-76
• 4.3.3 隧道穿煤段圍巖安全保證措施76-77
• 4.4 本章小結(jié)77-78
• 5 結(jié)論與展望78-80
• 5.1 主要結(jié)論78-79
• 5.2 展望79-80
• 參考文獻(xiàn)80-85
• 致謝85-86
• 攻讀學(xué)位期間主要的研究成果86

【共引文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 趙善坤;劉軍;王永仁;張寧博;;煤巖結(jié)構(gòu)體多級應(yīng)力控制防沖實(shí)踐及動態(tài)調(diào)控[J];地下空間與工程學(xué)報(bào);2013年05期

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2 陸菜平;竇林名;;煤礦沖擊礦壓強(qiáng)度的弱化控制機(jī)理[A];全國煤礦千米深井開采技術(shù)[C];2013年

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2 孫麗娟;不同煤階軟硬煤的吸附—解吸規(guī)律及應(yīng)用[D];中國礦業(yè)大學(xué)（北京）;2013年

3 王會杰;深部裂隙煤巖滲流性質(zhì)的試驗(yàn)研究[D];中國礦業(yè)大學(xué)（北京）;2013年

4 陳鵬;煤與瓦斯突出區(qū)域危險(xiǎn)性的直流電法響應(yīng)及應(yīng)用研究[D];中國礦業(yè)大學(xué);2013年

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6 陳向軍;外加水分對煤的瓦斯解吸動力學(xué)特性影響研究[D];中國礦業(yè)大學(xué);2013年

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8 楊濤;煤體瓦斯吸附解吸過程溫度變化實(shí)驗(yàn)研究及機(jī)理分析[D];中國礦業(yè)大學(xué)（北京）;2014年

9 楊華平;煤體甲烷吸附解吸機(jī)理研究[D];西安科技大學(xué);2014年

10 劉杰;煤與瓦斯壓出動力演化過程及機(jī)理實(shí)驗(yàn)研究[D];中國礦業(yè)大學(xué);2014年

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本文編號：1078525