本文關(guān)鍵詞：鉆孔抽放瓦斯固氣耦合數(shù)值模擬研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《重慶大學(xué)》 2012年

鉆孔抽放瓦斯固氣耦合數(shù)值模擬研究

李孟陽  

【摘要】：煤炭是我國的最主要能源，瓦斯災(zāi)害作為煤礦生產(chǎn)中最嚴(yán)重的災(zāi)害之一，其防治不容松懈。鉆孔抽放瓦斯是我國治理和利用瓦斯最主要的方法，對其進(jìn)行數(shù)值模擬研究具有重大的理論和實(shí)際意義。本文利用COMSOL Multiphysics軟件，選擇重慶能源投資集團(tuán)松藻煤電公司打通一礦E2707對拉工作面為研究背景，，主要工作有： ①從瓦斯在煤層中運(yùn)移的實(shí)際過程出發(fā)，結(jié)合Terzaghi有效應(yīng)力原理，建立了含瓦斯煤巖的變形場控制方程。分析了煤的變形機(jī)制，結(jié)合孔隙率的定義，建立了含瓦斯煤巖中孔隙率的動態(tài)模型。利用Kozeny-Carman方程推導(dǎo)出了含瓦斯煤巖中滲透率的動態(tài)模型。通過質(zhì)量守恒定律，分析得到含瓦斯煤巖的連續(xù)性方程。最后，通過基本假設(shè)和方程以及連續(xù)性方程，得出含瓦斯煤巖的滲流場控制方程。建立了以變形場控制方程與滲流場控制方程為基礎(chǔ)的煤層瓦斯固氣耦合模型。 ②驗(yàn)證了固氣耦合模型的正確性。對不同條件下單孔抽放瓦斯運(yùn)移變化的規(guī)律進(jìn)行了研究。抽放初期瓦斯壓力變化較大，瓦斯壓力梯度較大。隨著抽放時間的推移，抽放范圍逐漸擴(kuò)大，有效應(yīng)力逐漸增加，煤層孔隙率和滲透率逐漸減小，抽放難度加大。通過對不同鉆孔半徑條件下抽放瓦斯的分析，得出了不同鉆孔半徑條件下，有效抽放半徑與時間的關(guān)系。分析了不同埋藏深度條件下和不同抽放負(fù)壓條件下，瓦斯壓力、孔隙率以及滲透率的變化和分布。不同初始瓦斯壓力條件下，隨著煤層初始瓦斯壓力的降低，瓦斯壓力明顯減小，瓦斯壓力梯度逐漸減小，而孔隙率與滲透率逐漸增大，且二者的變化規(guī)律十分一致。分析了不同的初始滲透率對抽放瓦斯的影響，初始滲透率越大，瓦斯越易抽放。 ③通過模擬E2707對拉工作面上E回風(fēng)巷上鄰近層鉆場多孔瓦斯抽放，對比不同上覆煤巖條件下4個鉆孔周圍瓦斯壓力分布曲線，揭示卸壓抽放瓦斯是改善煤層透氣性，提高瓦斯抽放效率的有效技術(shù)手段。模擬結(jié)果基本符合實(shí)際瓦斯抽放的一般規(guī)律，進(jìn)一步驗(yàn)證了本文建立的固氣耦合模型的正確性。

【關(guān)鍵詞】：
【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】：2012
【分類號】：TD712.6
【目錄】：

下載全文 更多同類文獻(xiàn)

CAJ全文下載

(如何獲取全文？ 歡迎：購買知網(wǎng)充值卡、在線充值、在線咨詢)

CAJViewer閱讀器支持CAJ、PDF文件格式

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 丁繼輝,麻玉鵬,趙國景,陸文;有限變形下的煤與瓦斯突出的固流兩相介質(zhì)耦合失穩(wěn)理論[J];河北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報;1998年01期

2 吳世躍，劉國利;二維瓦斯流動移動邊界的分析解及應(yīng)用[J];東北煤炭技術(shù);1995年01期

3 ;COAL GAS DYNAMICS AND ITS APPLICATIONS[J];Scientia Geologica Sinica;1994年01期

4 吳世躍;煤層中瓦斯?jié)B流的物理數(shù)學(xué)模型及其解析解[J];煤炭工程師;1990年05期

5 孫培德,鮮學(xué)福,錢耀敏;煤體有效應(yīng)力規(guī)律的實(shí)驗(yàn)研究[J];礦業(yè)安全與環(huán)保;1999年02期

6 余楚新,鮮學(xué)福,譚學(xué)術(shù);煤層瓦斯流動理論及滲流控制方程的研究[J];重慶大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);1989年05期

7 許江,鮮學(xué)福,杜云貴,張廣洋;含瓦斯煤的力學(xué)特性的實(shí)驗(yàn)分析[J];重慶大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);1993年05期

8 譚學(xué)術(shù),肖勤學(xué);礦井煤層滲流方程的建立和討論[J];福州大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);1987年04期

9 丁繼輝,麻玉鵬,趙國景,陸文;煤與瓦斯突出的固─流耦合失穩(wěn)理論及數(shù)值分析[J];工程力學(xué);1999年04期

10 孫培德;煤層瓦斯流動方程補(bǔ)正[J];煤田地質(zhì)與勘探;1993年05期

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 陶云奇;含瓦斯煤THM耦合模型及煤與瓦斯突出模擬研究[D];重慶大學(xué);2009年

【共引文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 陳林之;李章政;;側(cè)向荷載下剪力墻問題的解析解[J];四川建筑科學(xué)研究;2006年03期

2 管品武;唐國斌;王利平;孟會英;禹雷;;正交異性板法分析現(xiàn)澆混凝土空心樓蓋[J];四川建筑科學(xué)研究;2008年06期

3 蘇利軍;;深部煤層瓦斯賦存規(guī)律及鉆孔抽采有效半徑研究[J];安徽建筑工業(yè)學(xué)院學(xué)報(自然科學(xué)版);2009年03期

4 劉述倫;薛江紅;;應(yīng)力集中圓孔附近的形變場[J];安徽建筑工業(yè)學(xué)院學(xué)報(自然科學(xué)版);2011年04期

5 蔡如法;童校長;;穿層鉆孔掏穴增透強(qiáng)化抽采瓦斯技術(shù)研究[J];安徽建筑工業(yè)學(xué)院學(xué)報(自然科學(xué)版);2011年04期

6 李效軍;王立功;;劉橋一礦瓦斯地質(zhì)規(guī)律研究[J];安徽建筑工業(yè)學(xué)院學(xué)報(自然科學(xué)版);2011年05期

7 禹業(yè)挺;余陶;鄧中;肖峻峰;;突出煤層穿層鉆孔增透強(qiáng)化抽采瓦斯消突效果研究[J];安徽建筑工業(yè)學(xué)院學(xué)報(自然科學(xué)版);2011年06期

8 趙陽升;;我國煤礦安全面臨的重大難題及其思考[J];兵工安全技術(shù);1999年06期

9 呂兆興;馮增朝;趙陽升;;孔隙介質(zhì)中滲流團(tuán)分形維數(shù)的模擬計算方法[J];地下空間與工程學(xué)報;2005年06期

10 李曉紅;馮欣艷;盧義玉;康勇;;瓦斯等級鑒定的混沌相空間重構(gòu)預(yù)測技術(shù)研究[J];地下空間與工程學(xué)報;2007年05期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 周新良;羅文柯;劉壽蘭;陳小輝;;順層長鉆孔抽采瓦斯抽采半徑數(shù)值法與鉆孔負(fù)壓法的對比分析研究[A];中國職業(yè)安全健康協(xié)會2011年學(xué)術(shù)年會論文集[C];2011年

2 梁冰;陳天宇;孫維吉;;復(fù)雜地質(zhì)條件煤層氣藏井間干擾對井網(wǎng)布置的影響[A];滲流力學(xué)與工程的創(chuàng)新與實(shí)踐——第十一屆全國滲流力學(xué)學(xué)術(shù)大會論文集[C];2011年

3 袁亮;薛俊華;;中國煤礦瓦斯治理理論與技術(shù)[A];2010年安徽省科協(xié)年會——煤炭工業(yè)可持續(xù)發(fā)展專題研討會論文集[C];2010年

4 葉建軍;孔令六;;跨條帶穿層鉆孔抽采鄰近工作面卸壓瓦斯技術(shù)實(shí)踐[A];2010年安徽省科協(xié)年會——煤炭工業(yè)可持續(xù)發(fā)展專題研討會論文集[C];2010年

5 常先隱;;遠(yuǎn)距離下保護(hù)層開采瓦斯治理效果分析[A];2010年安徽省科協(xié)年會——煤炭工業(yè)可持續(xù)發(fā)展專題研討會論文集[C];2010年

6 程念東;;上保護(hù)層工作面保護(hù)效果分析[A];2010年安徽省科協(xié)年會——煤炭工業(yè)可持續(xù)發(fā)展專題研討會論文集[C];2010年

7 盧晉波;邵利利;王志佳;趙賀云;王鵬;彭瑞東;;三軸壓縮下煤巖力學(xué)性能測試與CT掃描分析[A];北京力學(xué)會第18屆學(xué)術(shù)年會論文集[C];2012年

8 田永東;;煤礦區(qū)采煤采氣一體化技術(shù)及其對設(shè)備的要求[A];非常規(guī)油氣資源勘探開發(fā)裝備及應(yīng)用技術(shù)研討會論文集[C];2011年

9 聶百勝;張翔;劉水文;劉芳彬;張世杰;;利用CT技術(shù)探測煤體瓦斯吸附特性的探討[A];中國職業(yè)安全健康協(xié)會2007年學(xué)術(shù)年會論文集[C];2007年

10 丁繼輝;麻玉鵬;宇云飛;;固—流兩相介質(zhì)耦合失穩(wěn)問題的非線性數(shù)值模擬[A];第十屆全國結(jié)構(gòu)工程學(xué)術(shù)會議論文集第Ⅰ卷[C];2001年

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 魏風(fēng)清;煤與瓦斯突出的物理爆炸模型及預(yù)測指標(biāo)研究[D];河南理工大學(xué);2010年

2 楊宏民;井下注氣驅(qū)替煤層甲烷機(jī)理及規(guī)律研究[D];河南理工大學(xué);2010年

3 袁東升;近距離保護(hù)層開采多場演化及安全巖柱研究[D];河南理工大學(xué);2010年

4 李偉;深部巷道圍巖穩(wěn)定性安全控制原理與應(yīng)用研究[D];山東科技大學(xué);2010年

5 母麗華;煤礦安全預(yù)警系統(tǒng)的方法研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2010年

6 彭曉華;遼寧礦區(qū)煤層氣開采滲流規(guī)律研究[D];遼寧工程技術(shù)大學(xué);2010年

7 趙揚(yáng)鋒;煤巖變形破裂電荷感應(yīng)規(guī)律的研究[D];遼寧工程技術(shù)大學(xué);2010年

8 李士金;同煤集團(tuán)發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行模式研究[D];遼寧工程技術(shù)大學(xué);2010年

9 何峰;巖石蠕變—滲流耦合作用規(guī)律研究[D];遼寧工程技術(shù)大學(xué);2010年

10 肖知國;煤層注水抑制瓦斯解吸效應(yīng)實(shí)驗(yàn)研究與應(yīng)用[D];河南理工大學(xué);2010年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 郭柯;陶二井田瓦斯地質(zhì)規(guī)律研究與瓦斯預(yù)測[D];河南理工大學(xué);2010年

2 楊付領(lǐng);潞安礦區(qū)3#煤層瓦斯地質(zhì)規(guī)律與瓦斯預(yù)測[D];河南理工大學(xué);2010年

3 曹衛(wèi)斌;五陽礦井瓦斯地質(zhì)規(guī)律與瓦斯預(yù)測[D];河南理工大學(xué);2010年

4 王利強(qiáng);突出煤層水力徑向壓裂石門快速揭煤技術(shù)研究及應(yīng)用[D];河南理工大學(xué);2010年

5 趙萌;長虹井田瓦斯地質(zhì)規(guī)律及區(qū)域突出危險性預(yù)測[D];河南理工大學(xué);2010年

6 潘少杰;新安煤田瓦斯賦存規(guī)律與突出區(qū)域預(yù)測指標(biāo)研究[D];河南理工大學(xué);2010年

7 陳建偉;松軟煤層回采工作面前方煤體應(yīng)力分布及位移變化特征[D];河南理工大學(xué);2010年

8 姚春雨;黃陵二號煤礦綜采工作面采空區(qū)瓦斯流動規(guī)律數(shù)值模擬研究[D];河南理工大學(xué);2010年

9 王永周;李子埡井田瓦斯賦存規(guī)律與突出預(yù)測[D];河南理工大學(xué);2010年

10 劉文伍;杉木樹礦井瓦斯地質(zhì)規(guī)律及瓦斯預(yù)測研究[D];河南理工大學(xué);2010年

【二級參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 丁繼輝,麻玉鵬,趙國景,陸文;有限變形下的煤與瓦斯突出的固流兩相介質(zhì)耦合失穩(wěn)理論[J];河北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報;1998年01期

2 吳世躍,趙文,郭勇義;煤巖體吸附膨脹變形與吸附熱力學(xué)的參數(shù)關(guān)系[J];東北大學(xué)學(xué)報;2005年07期

3 麻翠杰,郭大浩,鄧英爾,黃潤秋,劉慈群;致密煤層氣運(yùn)移的數(shù)值模擬[J];大慶石油學(xué)院學(xué)報;2005年03期

4 張素新,肖紅艷;煤儲層中微孔隙和微裂隙的掃描電鏡研究[J];電子顯微學(xué)報;2000年04期

5 陳銳,徐承彥,李長春;我國煤礦的煤與瓦斯突出[J];川煤科技;1981年04期

6 王克全,于不凡;鉆孔瓦斯涌出初速度影響因素分析[J];煤炭工程師;1989年02期

7 吳世躍;煤層中瓦斯?jié)B流的物理數(shù)學(xué)模型及其解析解[J];煤炭工程師;1990年05期

8 宋世釗;論近期我國防治煤與瓦斯突出技術(shù)的攻關(guān)方向[J];煤炭工程師;1991年01期

9 張建國,魏風(fēng)清;含瓦斯煤的突出模擬試驗(yàn)[J];礦業(yè)安全與環(huán)保;2002年01期

10 尹光志,張衛(wèi)中,張東明,蔡侯榮;煤礦開采巖層移動的相似模擬實(shí)驗(yàn)及數(shù)值分析[J];礦業(yè)安全與環(huán)保;2004年02期

【相似文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 余永強(qiáng);楊小林;梁為民;王金星;;控制爆破致裂提高礦井瓦斯抽放率試驗(yàn)研究[J];煤炭學(xué)報;2007年04期

2 郭順清;宋海生;蔡永安;吳如超;;高位巷抽放瓦斯技術(shù)在弱透氣性煤層中的應(yīng)用[J];中州煤炭;2008年01期

3 吳偉海;龍祖根;;根據(jù)標(biāo)高預(yù)測瓦斯涌出量和瓦斯抽放[J];煤炭科學(xué)技術(shù);2009年05期

4 龔敏;劉萬波;王德勝;伍厚榮;陳太明;邱德才;;提高煤礦瓦斯抽放效果的控制爆破技術(shù)[J];北京科技大學(xué)學(xué)報;2006年03期

5 黃正練;;新建礦井首采工作面瓦斯治理[J];礦業(yè)安全與環(huán)保;2007年02期

6 胡立年;郭建永;嚴(yán)國超;;封孔長度合理性的研究[J];山西煤炭;2007年02期

7 胡仕俸;史宣寶;;筠連礦區(qū)魯班山北礦瓦斯抽放與綜合利用[J];煤炭工程;2009年04期

8 周巖;;平煤集團(tuán)礦區(qū)瓦斯災(zāi)害防治技術(shù)探討[J];礦山機(jī)械;2009年02期

9 張彥明;張會生;;低透氣性煤層的瓦斯抽采工藝研究[J];河南理工大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2010年05期

10 楊凱;李紹泉;吳桂義;;高壓水射流技術(shù)在低透氣性松軟煤層瓦斯抽放中的實(shí)驗(yàn)研究[J];煤炭技術(shù);2011年06期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前7條

1 許貴祥;王廣智;;雞西礦區(qū)瓦斯資源開發(fā)與利用[A];瓦斯地質(zhì)基礎(chǔ)與應(yīng)用研究[C];2011年

2 李國君;;鐵法礦區(qū)井下瓦斯抽采與地面煤層氣開發(fā)[A];第七次煤炭科學(xué)技術(shù)大會文集（下冊）[C];2011年

3 金修如;;B10薄煤層關(guān)鍵保護(hù)層開采實(shí)踐[A];2010年安徽省科協(xié)年會——煤炭工業(yè)可持續(xù)發(fā)展專題研討會論文集[C];2010年

4 張鐵崗;張建國;;平頂山礦區(qū)煤層瓦斯預(yù)抽參數(shù)優(yōu)化研究[A];西部大開發(fā) 科教先行與可持續(xù)發(fā)展——中國科協(xié)2000年學(xué)術(shù)年會文集[C];2000年

5 白永筱;方亞杰;霍小泉;;大孔徑、長鉆孔瓦斯預(yù)抽技術(shù)實(shí)踐[A];安全高效礦井安全保障技術(shù)——陜西省煤炭學(xué)會學(xué)術(shù)年會論文集（2011）[C];2011年

6 王慶生;;阜新礦區(qū)順層抽排瓦斯高效成孔技術(shù)研究[A];第七次煤炭科學(xué)技術(shù)大會文集（下冊）[C];2011年

7 張子敏;時曉華;;平頂山一礦高產(chǎn)高效工作面瓦斯抽放技術(shù)分析[A];瓦斯地質(zhì)新進(jìn)展[C];2001年

中國重要報紙全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 遲嵩;[N];中國安全生產(chǎn)報;2011年

2 來永臣;[N];中國煤炭報;2011年

3 記者 王彥;[N];黑龍江日報;2011年

4 本報記者 劉莉;[N];科技日報;2003年

5 本報記者 常炳林;[N];中國安全生產(chǎn)報;2005年

6 記者 陳宇祥 李學(xué)玲;[N];中國安全生產(chǎn)報;2005年

7 本報記者 常炳林;[N];中國煤炭報;2005年

8 記者 梁冬;[N];新華每日電訊;2011年

9 李雙齊;[N];中國安全生產(chǎn)報;2005年

10 周芙蓉;[N];中國改革報;2005年

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 雷東記;靜電場對煤樣吸附解吸瓦斯影響的實(shí)驗(yàn)研究[D];中國礦業(yè)大學(xué)(北京);2012年

2 呂閏生;受載瓦斯煤體變形滲流特征及控制機(jī)理研究[D];中國礦業(yè)大學(xué)（北京）;2014年

3 汪東生;近距離煤層群保護(hù)層開采瓦斯立體抽采防突理論與實(shí)驗(yàn)研究[D];中國礦業(yè)大學(xué);2009年

4 宋萬新;含瓦斯風(fēng)流對煤自燃氧化特性影響的理論及應(yīng)用研究[D];中國礦業(yè)大學(xué);2012年

5 高坤;高能氣體沖擊煤體增透技術(shù)實(shí)驗(yàn)研究及應(yīng)用[D];遼寧工程技術(shù)大學(xué);2013年

6 邵太升;黃沙礦上保護(hù)層開采卸壓釋放作用研究[D];中國礦業(yè)大學(xué)（北京）;2011年

7 周東平;空化水射流聲震效應(yīng)促進(jìn)煤層瓦斯解吸滲流機(jī)理研究[D];重慶大學(xué);2010年

8 楊宏民;井下注氣驅(qū)替煤層甲烷機(jī)理及規(guī)律研究[D];河南理工大學(xué);2010年

9 袁東升;近距離保護(hù)層開采多場演化及安全巖柱研究[D];河南理工大學(xué);2010年

10 單智勇;煤巷掘進(jìn)煤與瓦斯突出事故抑制技術(shù)研究[D];中國礦業(yè)大學(xué)（北京）;2009年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 張智峰;煤層鉆孔瓦斯抽采效果影響因素的實(shí)驗(yàn)研究[D];河南理工大學(xué);2012年

2 楊淳;焦家寨5#煤層綜采工作面瓦斯“三位立體”綜合治理技術(shù)研究[D];遼寧工程技術(shù)大學(xué);2012年

3 范興玉;鳥山礦地面瓦斯抽采工藝設(shè)計及施工工藝研究[D];遼寧工程技術(shù)大學(xué);2012年

4 劉洋;高瓦斯礦井采空區(qū)大直徑高位鉆孔瓦斯抽采技術(shù)研究[D];太原理工大學(xué);2013年

5 趙杰;潘一東礦11-2煤深孔預(yù)裂爆破增透瓦斯抽采技術(shù)研究[D];安徽理工大學(xué);2013年

6 尚志遠(yuǎn);瓦斯抽采鉆割一體化閥體轉(zhuǎn)換技術(shù)研究[D];河南理工大學(xué);2012年

7 桑聰;沙曲礦近距離煤層群主采工作面瓦斯涌出規(guī)律研究與應(yīng)用[D];遼寧工程技術(shù)大學(xué);2012年

8 王振亞;鉆孔直徑與預(yù)抽瓦斯效果關(guān)系研究[D];河南理工大學(xué);2012年

9 粟愛國;低滲煤層預(yù)裂爆破裂紋擴(kuò)展規(guī)律數(shù)值模擬[D];遼寧工程技術(shù)大學(xué);2013年

10 陳鵬;深孔穿層爆破提高松軟煤層條帶區(qū)域透氣性技術(shù)研究[D];河南理工大學(xué);2012年

  本文關(guān)鍵詞：鉆孔抽放瓦斯固氣耦合數(shù)值模擬研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：199975