本文關(guān)鍵詞：考慮吸附解吸的受載含瓦斯煤滲流規(guī)律與氣固動態(tài)耦合模型研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：煤層瓦斯是威脅礦井安全生產(chǎn)的主要危險(xiǎn)源之一,同時(shí)作為一種清潔、高效的能源又具有很高的抽采利用價(jià)值。本文基于煤體孔隙-裂隙雙重介質(zhì)的結(jié)構(gòu)模型,分析研究了瓦斯在煤體內(nèi)部的儲集方式、運(yùn)移規(guī)律及產(chǎn)出理論,為受載煤體瓦斯流動數(shù)學(xué)模型的建立提供了理論基礎(chǔ)。本文假設(shè)處于吸附狀態(tài)的瓦斯在煤體基質(zhì)中的擴(kuò)散和處于游離狀態(tài)的瓦斯在煤體裂隙中的滲流共同組成了煤體瓦斯的流動場。裂隙及大孔隙中游離瓦斯在煤層中的運(yùn)移規(guī)律遵從達(dá)西定律,小孔隙中吸附態(tài)的瓦斯在煤體中運(yùn)移規(guī)律遵從菲克擴(kuò)散定律。流動的發(fā)生導(dǎo)致原本的吸附解吸動態(tài)平衡被打破,孔隙系統(tǒng)與裂隙系統(tǒng)中的煤體瓦斯要發(fā)生質(zhì)量交換。基于以上基本原理,在合理假設(shè)的基礎(chǔ)上建立了受載含瓦斯煤體瓦斯流動數(shù)學(xué)模型。并考慮瓦斯流動過程中煤體有效應(yīng)力變化及吸附膨脹效應(yīng)等綜合因素影響,建立了煤體孔隙度及滲透率的動態(tài)演化模型。本文以含瓦斯原煤實(shí)驗(yàn)煤樣為研究對象,利用自行研發(fā)的含瓦斯煤熱-流-固-力耦合吸附-解吸-滲流實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),進(jìn)行了受載含瓦斯煤體滲流解吸實(shí)驗(yàn),并采用非吸附性氣體氦氣(He)標(biāo)定的方法進(jìn)行了受載煤體孔隙度測定實(shí)驗(yàn)。通過上述實(shí)驗(yàn)測取了受載煤體在不同吸附平衡壓力下的煤樣初始滲透率及初始孔隙度,為受載煤體瓦斯流動模型的數(shù)值計(jì)算提供必要參數(shù)數(shù)據(jù)。通過對受載煤體瓦斯流動模型的數(shù)值計(jì)算及實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析對比,模擬計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)結(jié)果在煤樣初始孔隙度、初始滲透率及實(shí)驗(yàn)煤樣出口流量等數(shù)據(jù)上具有較好的一致性。數(shù)值模擬及實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:隨著瓦斯在煤體中的流動,煤體內(nèi)的孔隙壓力、孔隙度及滲透率均是動態(tài)變化的,變化減緩并最終趨于穩(wěn)定;數(shù)值計(jì)算結(jié)果顯示:在低瓦斯吸附平衡壓力條件下,隨著煤樣內(nèi)部瓦斯的流出,瓦斯壓力降低,煤樣孔隙度及滲透率反而升高,并通過實(shí)驗(yàn)加以驗(yàn)證;在高瓦斯吸附平衡壓力條件下,隨著瓦斯流出,壓力的降低,煤樣孔隙度及滲透率會出現(xiàn)先降低后升高的非對稱“U”型變化�？紫抖纫詽B透率的動態(tài)變化是流場與固體場耦合的結(jié)果,因此在煤層瓦斯流動機(jī)理研究時(shí),不能忽略流固耦合效應(yīng)的影響。
【關(guān)鍵詞】：受載含瓦斯煤 吸附解吸 滲流 固-流耦合 孔隙度 滲透率
【學(xué)位授予單位】：河南理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TD712
【目錄】：

• 致謝4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 1 緒論10-20
• 1.1 研究背景及意義10
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-16
• 1.2.1 煤層瓦斯流動理論研究現(xiàn)狀10-13
• 1.2.2 煤體滲流特性實(shí)驗(yàn)研究現(xiàn)狀13-16
• 1.3 存在的問題及不足16
• 1.4 本文主要研究內(nèi)容及技術(shù)路線16-20
• 1.4.1 研究內(nèi)容16-17
• 1.4.2 技術(shù)路線17-20
• 2 煤層瓦斯吸附解吸及運(yùn)移理論20-28
• 2.1 煤儲層的物理結(jié)構(gòu)及煤層瓦斯的賦存狀態(tài)20-22
• 2.1.1 煤儲層的結(jié)構(gòu)特性20-22
• 2.1.2 煤層瓦斯的賦存狀態(tài)22
• 2.2 煤層瓦斯吸附解吸理論22-26
• 2.2.1 瓦斯的吸附解吸理論23-24
• 2.2.2 相關(guān)吸附模型介紹24-26
• 2.3 煤層瓦斯運(yùn)移理論26-28
• 2.3.1 擴(kuò)散理論26
• 2.3.2 滲流理論26-27
• 2.3.3 瓦斯運(yùn)移規(guī)律27-28
• 3 考慮吸附作用下煤體瓦斯流動模型的建立28-44
• 3.1 基本假設(shè)28-29
• 3.2 考慮煤體吸附作用下瓦斯流動模型基本方程29-34
• 3.2.1 孔隙系統(tǒng)中擴(kuò)散運(yùn)動連續(xù)性方程29-31
• 3.2.2 裂隙系統(tǒng)中滲流運(yùn)動連續(xù)性方程31-33
• 3.2.3 孔隙-裂隙系統(tǒng)的質(zhì)量交換33
• 3.2.4 孔隙-裂隙雙重介質(zhì)瓦斯流動模型33-34
• 3.3 孔隙度及滲透率動態(tài)模型的建立34-40
• 3.3.1 孔隙度及滲透率的動態(tài)描述34-35
• 3.3.2 孔隙度及滲透率動態(tài)演化模型的建立35-40
• 3.4 本章小結(jié)40-44
• 4 受載含瓦斯煤滲流規(guī)律實(shí)驗(yàn)研究44-56
• 4.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備介紹及實(shí)驗(yàn)煤樣制備44-49
• 4.1.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備介紹44-47
• 4.1.2 實(shí)驗(yàn)煤樣制備及參數(shù)測定47-49
• 4.2 受載煤體孔隙度測定實(shí)驗(yàn)49-52
• 4.2.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康募八悸?/span>49
• 4.2.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備49-50
• 4.2.3 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容50
• 4.2.4 具體實(shí)驗(yàn)步驟50-52
• 4.3 受載含瓦斯煤滲流規(guī)律實(shí)驗(yàn)52-55
• 4.3.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康募皩?shí)驗(yàn)內(nèi)容52-53
• 4.3.2 實(shí)驗(yàn)步驟53-54
• 4.3.3 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理54-55
• 4.4 本章小結(jié)55-56
• 5 受載煤體瓦斯流動微分方程數(shù)值計(jì)算及實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析56-72
• 5.1 COMSOL-MULTIPHYSICS介紹56-57
• 5.2 PDE模塊建模及數(shù)值計(jì)算過程57-59
• 5.3 數(shù)值計(jì)算結(jié)果分析59-71
• 5.3.1 模擬結(jié)果分析59-64
• 5.3.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證64-71
• 5.4 本章小結(jié)71-72
• 6 研究結(jié)論與建議72-74
• 6.1 研究的主要結(jié)論72
• 6.2 建議72-74
• 參考文獻(xiàn)74-80
• 作者簡歷80-82
• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集82

【相似文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 葉飛;韓明超;;大采高綜采工作面粉塵運(yùn)移規(guī)律研究[J];河南科技;2014年02期

2 王錦山,尹伯悅,謝飛鴻;水—?dú)鈨上嗔髟诿簩又羞\(yùn)移規(guī)律[J];黑龍江科技學(xué)院學(xué)報(bào);2005年01期

3 施春紅;歐盛南;金龍哲;;礦井粉塵運(yùn)移規(guī)律性的試驗(yàn)研究[J];北京科技大學(xué)學(xué)報(bào);2007年S2期

4 孫燕;楊勝強(qiáng);凌志遷;褚庭湘;;大采長綜放面采空區(qū)瓦斯運(yùn)移規(guī)律分析[J];煤礦安全;2009年08期

5 張大明;馬云東;;巷道內(nèi)皮帶輸煤系統(tǒng)粉塵運(yùn)移規(guī)律數(shù)值模擬研究[J];安全與環(huán)境學(xué)報(bào);2010年02期

6 李廣培;戴廣龍;袁樹杰;張樹川;;煤巖裂隙中脈沖釋放示蹤氣體運(yùn)移規(guī)律分析[J];煤礦安全;2011年01期

7 賀黎明;蘇凱;;工作面封閉過程中氣體的運(yùn)移規(guī)律[J];內(nèi)蒙古煤炭經(jīng)濟(jì);2012年09期

8 李旭光;楊波;孫曉峰;;關(guān)井侵入氣體運(yùn)移規(guī)律探討[J];長江大學(xué)學(xué)報(bào)(自科版);2013年14期

9 馬威;劉勇;鄒常富;黎志;;綜掘機(jī)割煤產(chǎn)塵運(yùn)移規(guī)律研究及其應(yīng)用[J];礦業(yè)安全與環(huán)保;2014年01期

10 李雨成;劉天奇;李智;趙勉;;爆破掘進(jìn)空間內(nèi)粉塵非穩(wěn)態(tài)運(yùn)移規(guī)律研究[J];中國安全生產(chǎn)科學(xué)技術(shù);2014年06期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前5條

1 陳輝;;三峽工程施工期漂污物運(yùn)移規(guī)律及其治理研究[A];“全國水土流失與江河泥沙災(zāi)害及其防治對策”學(xué)術(shù)研討會會議文摘[C];2003年

2 田利軍;呼更新;;忻州窯礦綜放工作面瓦斯運(yùn)移規(guī)律研究[A];瓦斯地質(zhì)與瓦斯防治進(jìn)展[C];2007年

3 楊慧明;唐兵;文光才;;煤巷炮掘過程中圍巖應(yīng)力運(yùn)移規(guī)律研究[A];中國煤炭學(xué)會煤礦安全專業(yè)委員會2009年學(xué)術(shù)研討會交流論文（部分）[C];2009年

4 陶建;宋凱;馮德謙;;七星礦采空區(qū)有害氣體運(yùn)移及控制技術(shù)研究[A];第四屆全國煤炭工業(yè)生產(chǎn)一線青年技術(shù)創(chuàng)新文集[C];2009年

5 富向;王魁軍;何俊忠;;構(gòu)造煤的瓦斯放散特征[A];煤礦重大災(zāi)害防治技術(shù)與實(shí)踐——2008年全國煤礦安全學(xué)術(shù)年會論文集[C];2008年

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 張紅梅;飽和-非飽和土中氟運(yùn)移規(guī)律動態(tài)實(shí)驗(yàn)及數(shù)值模擬研究[D];河海大學(xué);2005年

  本文關(guān)鍵詞：考慮吸附解吸的受載含瓦斯煤滲流規(guī)律與氣固動態(tài)耦合模型研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：401045