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采動裂隙場中瓦斯運移規(guī)律實驗研究及數(shù)值模擬

發(fā)布時間:2017-04-05 23:12

  本文關(guān)鍵詞:采動裂隙場中瓦斯運移規(guī)律實驗研究及數(shù)值模擬,由筆耕文化傳播整理發(fā)布。


【摘要】:采動裂隙場中瓦斯運移規(guī)律是實現(xiàn)深部煤與瓦斯共采的重要基礎(chǔ)。本文以打通一礦7#煤層為研究對象,采用含瓦斯煤熱流固耦合三軸伺服滲流裝置,進(jìn)行了含瓦斯煤巖力學(xué)和滲流特性研究。建立了采動裂隙場工程簡化三維矩形梯臺幾何模型,采用運移-擴(kuò)散方程和Fick擴(kuò)散定理構(gòu)建瓦斯運移數(shù)學(xué)模型。利用COMSOLMultiphysics數(shù)值模擬軟件,對Y型通風(fēng)條件下采動裂隙場瓦斯運移規(guī)律進(jìn)行了數(shù)值模擬,并與U型通風(fēng)進(jìn)行對比,分析兩種通風(fēng)下采動裂隙場中的瓦斯運移及濃度分布規(guī)律,得出以下主要研究成果: (1)從煤層微結(jié)構(gòu)、煤層瓦斯賦存狀態(tài)、采動裂隙場特性及形成過程、卸壓煤巖體的滲流特性和影響煤層瓦斯含量的主要因素等幾個方面入手對煤層中瓦斯流動特征進(jìn)行了較深入的理論分析,將采動覆巖用裂隙發(fā)育的矩形梯臺三維工程模型來描述,并對矩形梯臺分區(qū),更為準(zhǔn)確的描述了采動條件下采空區(qū)裂隙場的分布規(guī)律。 (2)分別進(jìn)行了不同瓦斯壓力和不同圍壓下型煤全應(yīng)力-應(yīng)變瓦斯?jié)B流實驗,并得到了含瓦斯煤在三軸條件下的力學(xué)特性與滲流規(guī)律。在圍壓一定的條件下,,型煤三軸抗壓強(qiáng)度隨著瓦斯壓力的增加而減小,滲透率隨瓦斯壓力的增加不呈單調(diào)的變化;在瓦斯壓力一定的條件下,型煤三軸抗壓強(qiáng)度隨著圍壓的增加而增加,滲透率隨圍壓的增加呈現(xiàn)單調(diào)減小的趨勢。從滲透率—軸向應(yīng)變曲線看,滲透率在軸向應(yīng)變增加的進(jìn)程中呈“U”字型變化,即滲透率隨軸向應(yīng)變增加先降低后升高。 (3)在本次模擬所設(shè)定的條件下,與U型通風(fēng)相比較,Y型通風(fēng)條件下整個工作面的瓦斯?jié)舛榷急容^低,沿煤層走向瓦斯?jié)舛葟墓ぷ髅嫱煽諈^(qū)深部區(qū)域逐漸升高,離工作面距離越遠(yuǎn)的區(qū)域,瓦斯?jié)舛仍礁撸咚沟戎得鎴D形態(tài)越趨近于空間V字形。U型通風(fēng)工作面回風(fēng)巷附近瓦斯?jié)舛容^高,瓦斯?jié)舛茸兓螒B(tài)比較規(guī)則,瓦斯?jié)舛茸兓俣瓤。本次模擬結(jié)果顯示:Y型通風(fēng),上隅角瓦斯?jié)舛葹?.26%;U型通風(fēng),上隅角瓦斯?jié)舛葹?.62%,Y型通風(fēng)較好地解決了工作面瓦斯超限的問題。
【關(guān)鍵詞】:采動裂隙場 滲透率 煤與瓦斯共采 Y型通風(fēng) 瓦斯?jié)舛?/strong>
【學(xué)位授予單位】:重慶大學(xué)
【學(xué)位級別】:碩士
【學(xué)位授予年份】:2014
【分類號】:TD712
【目錄】:
  • 摘要3-4
  • ABSTRACT4-9
  • 1 緒論9-17
  • 1.1 選題意義9-10
  • 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析10-13
  • 1.2.1 巖體裂隙場演化研究現(xiàn)狀10
  • 1.2.2 采動裂隙場演化研究現(xiàn)狀10-11
  • 1.2.3 瓦斯流動理論的發(fā)展11-13
  • 1.2.4 采動裂隙帶與瓦斯流動規(guī)律研究現(xiàn)狀13
  • 1.3 本文主要研究內(nèi)容及技術(shù)路線13-15
  • 1.4 本文主要研究方法15-17
  • 2 瓦斯在煤層中流動的理論分析17-37
  • 2.1 煤層微結(jié)構(gòu)17-21
  • 2.1.1 孔隙微結(jié)構(gòu)類型17-18
  • 2.1.2 裂隙微結(jié)構(gòu)類型18-20
  • 2.1.3 煤體微結(jié)構(gòu)特性的主要影響因素20-21
  • 2.2 煤層瓦斯的賦存狀態(tài)21-22
  • 2.3 采動覆巖裂隙場的形成22-25
  • 2.3.1 采動覆巖裂隙場三區(qū)劃分23
  • 2.3.2 采動覆巖裂隙場三帶劃分23-24
  • 2.3.3 采動裂隙場的空間形態(tài)24-25
  • 2.4 采動裂隙場基本特性25-27
  • 2.4.1 煤層空隙特點25-26
  • 2.4.2 多孔介質(zhì)特性26
  • 2.4.3 采空區(qū)瓦斯的升浮26-27
  • 2.4.4 采空區(qū)瓦斯的擴(kuò)散27
  • 2.4.5 采空區(qū)瓦斯的聚集27
  • 2.5 卸壓煤巖體的空隙滲流特性27-32
  • 2.5.1 采動卸壓瓦斯空隙滲流特性27-28
  • 2.5.2 卸壓瓦斯運移特性28-29
  • 2.5.3 瓦斯運移關(guān)鍵控制因素29-32
  • 2.6 煤層瓦斯含量影響因素32-34
  • 2.7 煤層瓦斯涌出量分析34-36
  • 2.8 本章小結(jié)36-37
  • 3 煤巖瓦斯流動規(guī)律的實驗研究37-53
  • 3.1 實驗原理37-38
  • 3.2 實驗裝置38-39
  • 3.3 試驗方案39-41
  • 3.3.1 試件準(zhǔn)備40
  • 3.3.2 試驗過程40-41
  • 3.4 試驗結(jié)果分析41-50
  • 3.4.1 不同瓦斯壓力煤巖全應(yīng)力-應(yīng)變瓦斯?jié)B流實驗41-43
  • 3.4.2 不同圍壓煤巖全應(yīng)力-應(yīng)變瓦斯?jié)B流實驗43-45
  • 3.4.3 應(yīng)力-應(yīng)變?nèi)^程中含瓦斯煤巖滲透率變化規(guī)律45-50
  • 3.5 本章小結(jié)50-53
  • 4 采動裂隙場中瓦斯運移規(guī)律數(shù)值模擬研究53-71
  • 4.1 采動裂隙場中卸壓瓦斯運移數(shù)學(xué)模型53-56
  • 4.2 COMSOL Multiphysics 數(shù)值計算軟件介紹56-57
  • 4.2.1 結(jié)構(gòu)力學(xué)模塊56
  • 4.2.2 地球科學(xué)模塊56-57
  • 4.2.3 CAD 導(dǎo)入模塊57
  • 4.3 采場幾何模型57-59
  • 4.4 模型網(wǎng)格劃分59
  • 4.5 主要模型參數(shù)的確定59-62
  • 4.5.1 滲透率和孔隙率60-61
  • 4.5.2 瓦斯質(zhì)量源項61-62
  • 4.5.3 模型邊界條件設(shè)置62
  • 4.6 采動裂隙場中瓦斯運移規(guī)律研究62-68
  • 4.6.1 采空區(qū)瓦斯平面分布特征62-64
  • 4.6.2 采空區(qū)瓦斯三維空間分布特征64-67
  • 4.6.3 Y 型通風(fēng)工作面瓦斯治理情況67-68
  • 4.7 本章小結(jié)68-71
  • 5 結(jié)論及展望71-73
  • 5.1 主要結(jié)論及創(chuàng)新71-72
  • 5.1.1 主要結(jié)論71
  • 5.1.2 主要創(chuàng)新71-72
  • 5.2 展望72-73
  • 致謝73-75
  • 參考文獻(xiàn)75-79
  • 附錄79
  • A. 作者在攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文目錄79
  • B. 作者在攻讀碩士學(xué)位期間參與的科研項目79

【相似文獻(xiàn)】

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7 羅維;雙重孔隙結(jié)構(gòu)煤體瓦斯解吸流動規(guī)律研究[D];中國礦業(yè)大學(xué)(北京);2013年

8 劉延保;基于細(xì)觀力學(xué)試驗的含瓦斯煤體變形破壞規(guī)律研究[D];重慶大學(xué);2009年

9 程慶迎;低透煤層水力致裂增透與驅(qū)趕瓦斯效應(yīng)研究[D];中國礦業(yè)大學(xué);2012年

10 李建樓;聲波作用下煤體瓦斯解吸與放散特征研究[D];安徽理工大學(xué);2010年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

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4 閻東慧;高瓦斯礦井掘進(jìn)通風(fēng)瓦斯?jié)舛阮A(yù)測神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型研究[D];西安科技大學(xué);2012年

5 孫維吉;不同孔徑下瓦斯流動機(jī)理及模型研究[D];遼寧工程技術(shù)大學(xué);2007年

6 楊靜;礦用瓦斯?jié)舛葯z測系統(tǒng)的研究與設(shè)計[D];西安工業(yè)大學(xué);2014年

7 趙勇;煤吸附/解吸瓦斯的低頻振動特性試驗研究[D];西安科技大學(xué);2011年

8 李銘輝;采動條件下煤巖力學(xué)特性及瓦斯運移時空演化規(guī)律[D];重慶大學(xué);2013年

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10 周翔;瓦斯監(jiān)測數(shù)據(jù)及瓦斯流分析與程序設(shè)計[D];西安科技大學(xué);2005年


  本文關(guān)鍵詞:采動裂隙場中瓦斯運移規(guī)律實驗研究及數(shù)值模擬,由筆耕文化傳播整理發(fā)布。



本文編號:287859


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