發(fā)布時間：2020-12-05 23:11

　　瓦斯災害嚴重威脅礦井安全高效生產(chǎn),同時瓦斯氣體又是一種高熱值的清潔能源。煤層瓦斯運移多場耦合研究是防治瓦斯動力災害和進行瓦斯抽采利用的基礎,含瓦斯煤體滲透率是瓦斯運移多場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)與瓦斯治理重點實驗室的三軸瓦斯?jié)B流實驗系統(tǒng),以原煤為研究對象,對含瓦斯煤體在不同應力和瓦斯壓力條件下的滲流特性進行實驗研究;建立了考慮吸附作用和滲透率動態(tài)變化的瓦斯運移多場耦合模型,借助COMSOL數(shù)值軟件把建立的模型應用到瓦斯抽采有效半徑考察工程實際中并進行數(shù)值模擬分析,同時設計正交試驗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。(2)含瓦斯煤體滲透率隨著圍壓的增大而逐漸減小,并且降低的趨勢隨著圍壓的增大越趨平緩,圍壓與含瓦斯煤體滲透率成負指數(shù)函數(shù)關系。(3)瓦斯壓力、圍壓和軸壓對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應力應變階段孔隙率演化的控制。(4)在瓦斯抽采過程中,煤層瓦斯壓力會隨... 

【文章來源】：河南理工大學河南省

【文章頁數(shù)】：83 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
致謝
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 引言
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 煤層瓦斯運移理論研究現(xiàn)狀
        1.2.2 含瓦斯煤體滲流實驗研究現(xiàn)狀
    1.3 主要研究工作
        1.3.1 研究內(nèi)容
        1.3.2 研究技術路線
        1.3.3 研究特色
2 含瓦斯煤體孔隙率與滲透率動態(tài)模型
    2.1 煤體孔隙結構特征
        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態(tài)演化模型的建立
        2.3.1 孔隙率動態(tài)模型
        2.3.2 滲透率模型建立
    2.4 本章小結
3 含瓦斯煤體滲流規(guī)律實驗研究
    3.1 實驗系統(tǒng)組成及實驗準備
        3.1.1 實驗系統(tǒng)組成
        3.1.2 實驗系統(tǒng)的主要技術參數(shù)及特點
        3.1.3 煤樣的制備
    3.2 實驗內(nèi)容
        3.2.1 實驗原理
        3.2.2 實驗方案和步驟
    3.3 實驗結果分析
        3.3.1 瓦斯壓力對煤體滲透率的影響分析
        3.3.2 圍壓對含瓦斯煤體滲透率的影響分析
        3.3.3 軸向應力加載過程對含瓦斯煤體滲透率的影響分析
    3.4 本章小結
4 考慮吸附作用煤體瓦斯運移多場耦合模型的建立
    4.1 基本假設
    4.2 含瓦斯煤體滲流場控制方程
    4.3 有效應力原理
    4.4 含瓦斯煤體變形場控制方程
    4.5 含瓦斯煤體瓦斯運移多場耦合模型
    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
5 煤體瓦斯運移多場耦合耦合模型應用研究
    5.1 多物理場耦合軟件COMSOL-Multiphysics介紹
        5.1.1 軟件的功能模塊組成
        5.1.2 COMSOL-Multiphysics建模過程
    5.2 工程背景
    5.3 鉆孔瓦斯抽采多場耦合模型數(shù)值模擬應用研究
        5.3.1 物理幾何模型構建及物理力學參數(shù)選取
        5.3.2 模擬結果分析
        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)場考察
        5.4.1 鉆孔的設計與施工
        5.4.2 測定的結果與分析
    5.5 本章小結
6 結論與展望
    6.1 本文主要研究結論
    6.2 展望
參考文獻
作者簡歷
學位論文數(shù)據(jù)集


【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于水分影響的加-卸載圍壓條件下含瓦斯煤滲流特性研究[J]. 魏建平,秦恒潔,王登科.  采礦與安全工程學報. 2014(06)
[2]加卸載條件下原煤滲透率與有效應力的規(guī)律[J]. 尹光志,李文璞,李銘輝,李星,鄧博知,蔣長寶.  煤炭學報. 2014(08)
[3]含水率對含瓦斯煤的滲流特性影響試驗研究[J]. 魏建平,位樂,王登科.  煤炭學報. 2014(01)
[4]基于含瓦斯煤巖固氣耦合模型的鉆孔抽采瓦斯三維數(shù)值模擬[J]. 尹光志,李銘輝,李生舟,李文璞,姚俊偉,張千貴.  煤炭學報. 2013(04)
[5]數(shù)值模擬結合SF6示蹤法確定煤層鉆孔瓦斯抽采有效半徑[J]. 郝天軒,宋超.  中國安全科學學報. 2013(01)
[6]瓦斯壓力對卸荷原煤力學及滲透特性的影響[J]. 尹光志,李銘輝,李文璞,蔣長寶,曹偈,張千貴.  煤炭學報. 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,夏會輝,譚蓉暉.  煤礦安全. 2012(10)
[8]鉆孔抽放瓦斯流固耦合分析及數(shù)值模擬[J]. 司鵠,郭濤,李曉紅.  重慶大學學報. 2011(11)
[9]煤層氣儲層含水率對煤層氣滲流影響的試驗研究[J]. 尹光志,蔣長寶,許江,彭守建,李文璞.  巖石力學與工程學報. 2011(S2)
[10]突出煤和非突出煤全應力-應變瓦斯?jié)B流試驗研究[J]. 尹光志,蔣長寶,李曉泉,王維忠,蔡波.  巖土力學. 2011(06)

博士論文
[1]受載含瓦斯煤滲流特性及其應用研究[D]. 李波.中國礦業(yè)大學（北京） 2013
[2]基于多物理場耦合的瓦斯抽采參數(shù)優(yōu)化研究[D]. 郝富昌.中國礦業(yè)大學(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 2009
[4]煤層氣與煤層耦合運動理論及其應用的研究[D]. 吳世躍.東北大學 2006



本文編號：2900259