發(fā)布時間：2017-05-23 07:26

  本文關(guān)鍵詞：基于COMSOL的近距離下保護層開采瓦斯流動模型，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：豫西“三軟”煤層賦存的特殊性決定了近距離下保護層開采是該地區(qū)最經(jīng)濟、最有效的區(qū)域性防突措施之一，研究并掌握保護層開采過程中瓦斯的分布和運移規(guī)律，是近距離下保護層安全開采的根本保障。保護層開采瓦斯流動機理是一個復雜的過程，基本的CFD模型未能很好地解決瓦斯運移與煤層卸壓膨脹間的耦合關(guān)系。為構(gòu)建近距離下保護層開采瓦斯流動模型，從近距離下保護層開采的覆巖變形與瓦斯流動特征出發(fā)，采用數(shù)值模擬方法對保護層工作面上覆巖層和被保護層應力分布、瓦斯運移規(guī)律進行深入研究，并利用平面應變壓縮實驗得出了二1煤應力作用下煤體滲透性特征。在此基礎上，結(jié)合瓦斯卸壓流動理論，構(gòu)建了基于COMSOL的近距離下保護層開采瓦斯流動耦合模型；通過孔隙度、孔隙壓力傳遞煤層變形與瓦斯運移之間耦合作用，將Navier-Stokes和Brinkman流動形式與瓦斯擴散的菲克定律有機聯(lián)系在一起；利用COMSOL Multiphysics軟件求解得到整個流場瓦斯分布與運移規(guī)律，并實現(xiàn)了結(jié)果的可視化；利用該模型對豫西礦區(qū)不同覆巖條件下保護層開采效果進行預測，證明了模型的合理性，并將模型擴展應用到瓦斯專排巷的位置選擇、工作面通風方式優(yōu)劣的對比判斷中。
【關(guān)鍵詞】：近距離下保護層 瓦斯運移 流固耦合 COMSOL Multiphysics
【學位授予單位】：河南理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2012
【分類號】：TD712
【目錄】：

• 致謝4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 1 緒論10-16
• 1.1 選題背景及意義10-11
• 1.1.1 我國瓦斯賦存的特殊性10
• 1.1.2 礦井瓦斯事故多發(fā)性10-11
• 1.1.3 瓦斯運移規(guī)律研究的重要性11
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-13
• 1.2.1 保護層開采現(xiàn)狀11-12
• 1.2.2 本煤層瓦斯?jié)B流-擴散理論研究12
• 1.2.3 煤巖瓦斯多物理場耦合理論12-13
• 1.2.4 覆巖采動卸壓裂隙帶瓦斯運移規(guī)律研究13
• 1.3 主要研究內(nèi)容與技術(shù)路線13-16
• 1.3.1 工程背景13-14
• 1.3.2 主要研究內(nèi)容14
• 1.3.3 研究方法與關(guān)鍵技術(shù)路線14-16
• 2 下保護層開采瓦斯流動模型基礎16-42
• 2.1 保護層開采一般特征16-18
• 2.1.1 覆巖垮落形態(tài)與裂隙發(fā)育過程16-17
• 2.1.2 保護層開采防突機理17-18
• 2.1.3 保護層開采過程中礦井瓦斯來源18
• 2.2 下保護層開采覆巖移動規(guī)律數(shù)值分析18-32
• 2.2.1 數(shù)值計算模型建立18-20
• 2.2.2 本構(gòu)模型選擇20
• 2.2.3 數(shù)值計算結(jié)果及分析20-29
• 2.2.4 相對層間距對保護效果的影響29-32
• 2.3 下保護層開采固氣耦合規(guī)律分析32-36
• 2.4 煤(巖)體應力作用下滲透率特征分析36-39
• 2.4.1 煤(巖)破壞前滲透率的基本特征36
• 2.4.2 二1煤應變-滲透率擬合方程36-38
• 2.4.3 圍巖滲透率特征分析38-39
• 2.5 本章小結(jié)39-42
• 3 基于COMSOL Multiphysics構(gòu)建瓦斯流動模型42-58
• 3.1 COMSOL Multiphysics 簡介42
• 3.2 流固耦合問題的復雜性42-43
• 3.2.1 巖體邊界的時間變性42
• 3.2.2 非線性、非穩(wěn)態(tài)求解問題42-43
• 3.2.3 耦合關(guān)系的復雜性43
• 3.3 卸壓瓦斯流動規(guī)律43-48
• 3.3.1 下保護層開采卸壓瓦斯流動規(guī)律43-44
• 3.3.2 瓦斯運移與裂隙帶發(fā)育的時空關(guān)系44-45
• 3.3.3 卸壓瓦斯流的動力學模型45-46
• 3.3.4 瓦斯流動的基本方程46-48
• 3.4 近距離下保護層開采瓦斯流動模型構(gòu)建48-55
• 3.4.1 煤體應力-透氣系數(shù)和瓦斯壓力分布規(guī)律49-50
• 3.4.2 流固耦合模型的實現(xiàn)50-51
• 3.4.3 近距離下保護層開采瓦斯流動模型及控制方程51-55
• 3.5 本章小結(jié)55-58
• 4 瓦斯流動模型的COMSOL解算及擴展應用58-70
• 4.1 應用模式與模塊選擇58
• 4.2 模型網(wǎng)格劃分和求解域設定58-61
• 4.2.1 模型網(wǎng)格劃分58-59
• 4.2.2 邊界與求解域設定59-61
• 4.3 模型計算結(jié)果分析61-63
• 4.4 模型擴展應用63-68
• 4.4.1 模型的可擴展性63-64
• 4.4.2 保護層工作面瓦斯涌出量預測64-66
• 4.4.3 工作面高抽巷道位置優(yōu)化選擇應用[59]66-68
• 4.5 本章小結(jié)68-70
• 5 主要結(jié)論與展望70-72
• 5.1 主要結(jié)論70-71
• 5.2 展望71-72
• 參考文獻72-76
• 作者簡歷76-78
• 學位論文數(shù)據(jù)集78

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

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  本文關(guān)鍵詞：基于COMSOL的近距離下保護層開采瓦斯流動模型，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：387207