采動(dòng)裂隙場(chǎng)中瓦斯運(yùn)移規(guī)律實(shí)驗(yàn)研究及數(shù)值模擬.pdf

1、采動(dòng)裂隙場(chǎng)中瓦斯運(yùn)移規(guī)律是實(shí)現(xiàn)深部煤與瓦斯共采的重要基礎(chǔ)。本文以打通一礦7＃煤層為研究對(duì)象,采用含瓦斯煤熱流固耦合三軸伺服滲流裝置,進(jìn)行了含瓦斯煤巖力學(xué)和滲流特性研究。建立了采動(dòng)裂隙場(chǎng)工程簡(jiǎn)化三維矩形梯臺(tái)幾何模型,采用運(yùn)移-擴(kuò)散方程和Fick擴(kuò)散定理構(gòu)建瓦斯運(yùn)移數(shù)學(xué)模型。利用COMSOL Multiphysics數(shù)值模擬軟件,對(duì)Y型通風(fēng)條件下采動(dòng)裂隙場(chǎng)瓦斯運(yùn)移規(guī)律進(jìn)行了數(shù)值模擬,并與 U型通風(fēng)進(jìn)行對(duì)比,分析兩種通風(fēng)下采動(dòng)裂隙場(chǎng)中的瓦斯運(yùn)

2、移及濃度分布規(guī)律,得出以下主要研究成果:
　　(1)從煤層微結(jié)構(gòu)、煤層瓦斯賦存狀態(tài)、采動(dòng)裂隙場(chǎng)特性及形成過(guò)程、卸壓煤巖體的滲流特性和影響煤層瓦斯含量的主要因素等幾個(gè)方面入手對(duì)煤層中瓦斯流動(dòng)特征進(jìn)行了較深入的理論分析,將采動(dòng)覆巖用裂隙發(fā)育的矩形梯臺(tái)三維工程模型來(lái)描述,并對(duì)矩形梯臺(tái)分區(qū),更為準(zhǔn)確的描述了采動(dòng)條件下采空區(qū)裂隙場(chǎng)的分布規(guī)律。
　　(2)分別進(jìn)行了不同瓦斯壓力和不同圍壓下型煤全應(yīng)力-應(yīng)變瓦斯?jié)B流實(shí)驗(yàn),并得到了含瓦斯煤在

3、三軸條件下的力學(xué)特性與滲流規(guī)律。在圍壓一定的條件下,型煤三軸抗壓強(qiáng)度隨著瓦斯壓力的增加而減小,滲透率隨瓦斯壓力的增加不呈單調(diào)的變化;在瓦斯壓力一定的條件下,型煤三軸抗壓強(qiáng)度隨著圍壓的增加而增加,滲透率隨圍壓的增加呈現(xiàn)單調(diào)減小的趨勢(shì)。從滲透率—軸向應(yīng)變曲線看,滲透率在軸向應(yīng)變?cè)黾拥倪M(jìn)程中呈“U”字型變化,即滲透率隨軸向應(yīng)變?cè)黾酉冉档秃笊摺?br>　　(3)在本次模擬所設(shè)定的條件下,與U型通風(fēng)相比較,Y型通風(fēng)條件下整個(gè)工作面的瓦斯?jié)舛榷急?/p>