發(fā)布時(shí)間：2017-04-17 19:26

  本文關(guān)鍵詞：采動(dòng)條件下煤巖力學(xué)特性及瓦斯運(yùn)移時(shí)空演化規(guī)律，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：采動(dòng)條件下煤巖力學(xué)特性及瓦斯運(yùn)移時(shí)空演化規(guī)律是“煤與瓦斯安全共采”技術(shù)的核心。本文以平煤十礦己15煤層為研究對象，采用理論分析、實(shí)驗(yàn)研究與數(shù)值模擬相結(jié)合的方法分析了采動(dòng)條件下煤巖力學(xué)特性及瓦斯運(yùn)移時(shí)空演化規(guī)律，進(jìn)行了不同加卸載條件下（即增加軸壓的同時(shí)卸載圍壓）含瓦斯煤力學(xué)特性的試驗(yàn)研究。研究結(jié)果表明，不同加卸載條件下含瓦斯煤的力學(xué)特性表現(xiàn)各異。建立了能描述含瓦斯煤巖固氣耦合情況下的骨架可變形性和氣體可壓縮性的固氣耦合模型，并對其進(jìn)行了驗(yàn)證。論文取得以下主要研究成果： ①原煤試件全應(yīng)力應(yīng)變過程的滲透率隨著軸向應(yīng)變的增加先減小后增大，煤巖的滲透率在屈服點(diǎn)之前較很低，超過了屈服點(diǎn)后迅速增大。 ②不同加卸載條件下含瓦斯煤的峰值強(qiáng)度與不同的加卸載條件有如下關(guān)系：不同初始軸向應(yīng)力加卸載條件下煤樣的峰值強(qiáng)度隨著初始軸向應(yīng)力的升高呈指數(shù)關(guān)系降低；不同加載速度加卸載條件下煤樣的峰值強(qiáng)度隨著加載速度的增加呈冪函數(shù)關(guān)系降低；不同初始圍壓加卸載條件下煤樣的峰值強(qiáng)度隨著初始圍壓的升高呈指數(shù)關(guān)系降低；不同瓦斯壓力加卸載條件下煤樣的峰值強(qiáng)度隨著瓦斯壓力的升高呈線性關(guān)系降低。 ③建立了含瓦斯煤巖彈塑性流固耦合滲流模型。從模擬結(jié)果來看，符合含瓦斯煤巖流固耦合三軸滲流實(shí)驗(yàn)規(guī)律,所提出的彈塑性流固耦合本構(gòu)模型能有效地描述含瓦斯煤巖力學(xué)及滲流特性。 ④對三維空間的煤巖體開挖進(jìn)行了模擬研究，，在此基礎(chǔ)上，得到了煤體在固氣耦合作用下瓦斯的運(yùn)移規(guī)律和煤層透氣性的演化規(guī)律。從結(jié)果來看，符合現(xiàn)場瓦斯抽采的一般規(guī)律。
【關(guān)鍵詞】：采動(dòng)條件 瓦斯運(yùn)移 應(yīng)力場 固氣耦合 加卸載
【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】：2013
【分類號】：TD712
【目錄】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 1 緒論8-14
• 1.1 問題的提出8
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析8-12
• 1.2.1 含瓦斯煤巖加載力學(xué)特性研究現(xiàn)狀8-9
• 1.2.2 巖體卸圍壓力學(xué)特性研究現(xiàn)狀9-10
• 1.2.3 瓦斯?jié)B流理論研究現(xiàn)狀10-11
• 1.2.4 煤層瓦斯固氣耦合理論研究現(xiàn)狀11-12
• 1.3 本文主要研究內(nèi)容及技術(shù)路線12-13
• 1.4 研究方法13-14
• 2 采動(dòng)條件下含瓦斯煤巖力學(xué)性質(zhì)研究14-43
• 2.1 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)描述14-16
• 2.2 試驗(yàn)方案及步驟16-17
• 2.3 試驗(yàn)結(jié)果及分析17-41
• 2.3.1 常規(guī)三軸含瓦斯煤巖力學(xué)和滲流實(shí)驗(yàn)17-19
• 2.3.2 三軸加載與加卸載條件下含瓦斯煤力學(xué)特性比較19-22
• 2.3.3 不同初始軸向應(yīng)力加卸載條件下煤樣力學(xué)特性22-25
• 2.3.4 不同加載速度加卸載條件下煤樣力學(xué)特性25-28
• 2.3.5 不同初始圍壓加卸載條件下煤樣力學(xué)特性28-32
• 2.3.6 不同瓦斯壓力加卸載條件下煤樣力學(xué)特性32-35
• 2.3.7 三軸卸圍壓條件下瓦斯壓力對原煤力學(xué)及滲透特性的影響35-41
• 2.4 本章小結(jié)41-43
• 3 含瓦斯煤巖固氣耦合模型的研究與運(yùn)用43-62
• 3.1 理論模型43-47
• 3.1.1 基本假設(shè)43
• 3.1.2 含瓦斯煤巖有效應(yīng)力43-44
• 3.1.3 孔隙率和滲透率動(dòng)態(tài)變化模型44-45
• 3.1.4 煤巖體變形場控制方程45-46
• 3.1.5 煤層瓦斯?jié)B流場控制方程46-47
• 3.2 多物理場耦合分析軟件 COMSOL MULTIPHYSICS47-49
• 3.3 理論模型的驗(yàn)證49-54
• 3.3.1 模型簡介49-50
• 3.3.2 邊界條件與初始條件50
• 3.3.3 模擬結(jié)果分析50-54
• 3.3.4 驗(yàn)證結(jié)論54
• 3.4 模型在鉆孔抽采瓦斯三維數(shù)值模擬中的應(yīng)用54-62
• 3.4.1 幾何模型54-56
• 3.4.2 初始條件和邊界條件56
• 3.4.3 計(jì)算結(jié)果分析56-61
• 3.4.4 討論61
• 3.4.5 鉆孔抽采瓦斯三維數(shù)值模擬結(jié)論61-62
• 4 采動(dòng)條件下瓦斯運(yùn)移規(guī)律數(shù)值模擬62-70
• 4.1 數(shù)值模擬原理62-64
• 4.2 參數(shù)的確定64-66
• 4.3 采場幾何模型及網(wǎng)格劃分66-67
• 4.4 采動(dòng)裂隙場中瓦斯運(yùn)移規(guī)律的數(shù)值模擬分析67-69
• 4.5 采動(dòng)裂隙場中瓦斯運(yùn)移規(guī)律的數(shù)值模擬分析結(jié)論69-70
• 5 結(jié)論及展望70-72
• 5.1 主要結(jié)論及創(chuàng)新點(diǎn)70-71
• 5.1.1 主要結(jié)論70
• 5.1.2 主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)70-71
• 5.2 研究展望71-72
• 致謝72-73
• 參考文獻(xiàn)73-78
• 附錄78-79
• A 作者在攻讀學(xué)位期間發(fā)表的論文目錄78
• B 作者在攻讀學(xué)位期間參與的科研項(xiàng)目78
• C 作者在攻讀學(xué)位期間申請的專利78-79
• D 作者在攻讀學(xué)位期間獲得的獎(jiǎng)勵(lì)79

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本文編號：314156