瓦斯災(zāi)害嚴(yán)重威脅礦井安全高效生產(chǎn),同時(shí)瓦斯氣體又是一種高熱值的清潔能源。煤層瓦斯運(yùn)移多場(chǎng)耦合研究是防治瓦斯動(dòng)力災(zāi)害和進(jìn)行瓦斯抽采利用的基礎(chǔ),含瓦斯煤體滲透率是瓦斯運(yùn)移多場(chǎng)耦合的重要物性參數(shù),更反映了瓦斯在煤層滲流的難易程度。本文利用瓦斯地質(zhì)與瓦斯治理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的三軸瓦斯?jié)B流實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),以原煤為研究對(duì)象,對(duì)含瓦斯煤體在不同應(yīng)力和瓦斯壓力條件下的滲流特性進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究;建立了考慮吸附作用和滲透率動(dòng)態(tài)變化的瓦斯運(yùn)移多場(chǎng)耦合模型,借助COMSOL數(shù)值軟件把建立的模型應(yīng)用到瓦斯抽采有效半徑考察工程實(shí)際中并進(jìn)行數(shù)值模擬分析,同時(shí)設(shè)計(jì)正交試驗(yàn)分析瓦斯抽采有效半徑的影響因素。本文主要取得了以下結(jié)論:(1)在不同孔隙瓦斯壓力影響下,含瓦斯煤體滲透率變化趨勢(shì)具有明顯的階段性,隨著瓦斯壓力的增加滲透率先減小又呈現(xiàn)逐漸增加趨勢(shì)。(2)含瓦斯煤體滲透率隨著圍壓的增大而逐漸減小,并且降低的趨勢(shì)隨著圍壓的增大越趨平緩,圍壓與含瓦斯煤體滲透率成負(fù)指數(shù)函數(shù)關(guān)系。(3)瓦斯壓力、圍壓和軸壓對(duì)含瓦斯煤體滲流特性的影響程度不同,滲透率的變化受煤樣加載變形的各個(gè)應(yīng)力應(yīng)變階段孔隙率演化的控制。(4)在瓦斯抽采過(guò)程中,煤層瓦斯壓力會(huì)隨... 

【文章來(lái)源】：河南理工大學(xué)河南省

【文章頁(yè)數(shù)】：83 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
致謝
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 引言
    1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 煤層瓦斯運(yùn)移理論研究現(xiàn)狀
        1.2.2 含瓦斯煤體滲流實(shí)驗(yàn)研究現(xiàn)狀
    1.3 主要研究工作
        1.3.1 研究?jī)?nèi)容
        1.3.2 研究技術(shù)路線
        1.3.3 研究特色
2 含瓦斯煤體孔隙率與滲透率動(dòng)態(tài)模型
    2.1 煤體孔隙結(jié)構(gòu)特征
        2.1.1 煤體的孔隙特性
        2.1.2 煤體瓦斯的吸附和解析特性
    2.2 煤體滲流特性
    2.3 煤體孔隙率和滲透率動(dòng)態(tài)演化模型的建立
        2.3.1 孔隙率動(dòng)態(tài)模型
        2.3.2 滲透率模型建立
    2.4 本章小結(jié)
3 含瓦斯煤體滲流規(guī)律實(shí)驗(yàn)研究
    3.1 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)組成及實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備
        3.1.1 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)組成
        3.1.2 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的主要技術(shù)參數(shù)及特點(diǎn)
        3.1.3 煤樣的制備
    3.2 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容
        3.2.1 實(shí)驗(yàn)原理
        3.2.2 實(shí)驗(yàn)方案和步驟
    3.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析
        3.3.1 瓦斯壓力對(duì)煤體滲透率的影響分析
        3.3.2 圍壓對(duì)含瓦斯煤體滲透率的影響分析
        3.3.3 軸向應(yīng)力加載過(guò)程對(duì)含瓦斯煤體滲透率的影響分析
    3.4 本章小結(jié)
4 考慮吸附作用煤體瓦斯運(yùn)移多場(chǎng)耦合模型的建立
    4.1 基本假設(shè)
    4.2 含瓦斯煤體滲流場(chǎng)控制方程
    4.3 有效應(yīng)力原理
    4.4 含瓦斯煤體變形場(chǎng)控制方程
    4.5 含瓦斯煤體瓦斯運(yùn)移多場(chǎng)耦合模型
    4.6 定解條件
        4.6.1 邊界條件
        4.6.2 初始條件
    4.7 本章小結(jié)
5 煤體瓦斯運(yùn)移多場(chǎng)耦合耦合模型應(yīng)用研究
    5.1 多物理場(chǎng)耦合軟件COMSOL-Multiphysics介紹
        5.1.1 軟件的功能模塊組成
        5.1.2 COMSOL-Multiphysics建模過(guò)程
    5.2 工程背景
    5.3 鉆孔瓦斯抽采多場(chǎng)耦合模型數(shù)值模擬應(yīng)用研究
        5.3.1 物理幾何模型構(gòu)建及物理力學(xué)參數(shù)選取
        5.3.2 模擬結(jié)果分析
        5.3.3 鉆孔瓦斯抽采有效半徑數(shù)值模擬考察
        5.3.4 瓦斯抽采有效半徑影響因素綜合作用分析
    5.4 瓦斯抽采有效半徑現(xiàn)場(chǎng)考察
        5.4.1 鉆孔的設(shè)計(jì)與施工
        5.4.2 測(cè)定的結(jié)果與分析
    5.5 本章小結(jié)
6 結(jié)論與展望
    6.1 本文主要研究結(jié)論
    6.2 展望
參考文獻(xiàn)
作者簡(jiǎn)歷
學(xué)位論文數(shù)據(jù)集


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[6]瓦斯壓力對(duì)卸荷原煤力學(xué)及滲透特性的影響[J]. 尹光志,李銘輝,李文璞,蔣長(zhǎng)寶,曹偈,張千貴.  煤炭學(xué)報(bào). 2012(09)
[7]基于COMOSOL的順層鉆孔有效抽采半徑的數(shù)值模擬[J]. 王兆豐,李炎濤,夏會(huì)輝,譚蓉暉.  煤礦安全. 2012(10)
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[9]煤層氣儲(chǔ)層含水率對(duì)煤層氣滲流影響的試驗(yàn)研究[J]. 尹光志,蔣長(zhǎng)寶,許江,彭守建,李文璞.  巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào). 2011(S2)
[10]突出煤和非突出煤全應(yīng)力-應(yīng)變瓦斯?jié)B流試驗(yàn)研究[J]. 尹光志,蔣長(zhǎng)寶,李曉泉,王維忠,蔡波.  巖土力學(xué). 2011(06)

博士論文
[1]受載含瓦斯煤滲流特性及其應(yīng)用研究[D]. 李波.中國(guó)礦業(yè)大學(xué)（北京） 2013
[2]基于多物理場(chǎng)耦合的瓦斯抽采參數(shù)優(yōu)化研究[D]. 郝富昌.中國(guó)礦業(yè)大學(xué)(北京) 2012
[3]含瓦斯煤THM耦合模型及煤與瓦斯突出模擬研究[D]. 陶云奇.重慶大學(xué) 2009
[4]煤層氣與煤層耦合運(yùn)動(dòng)理論及其應(yīng)用的研究[D]. 吳世躍.東北大學(xué) 2006



本文編號(hào)：2900259