采動裂隙場中瓦斯運移規(guī)律實驗研究及數(shù)值模擬.pdf

1、采動裂隙場中瓦斯運移規(guī)律是實現(xiàn)深部煤與瓦斯共采的重要基礎。本文以打通一礦7＃煤層為研究對象,采用含瓦斯煤熱流固耦合三軸伺服滲流裝置,進行了含瓦斯煤巖力學和滲流特性研究。建立了采動裂隙場工程簡化三維矩形梯臺幾何模型,采用運移-擴散方程和Fick擴散定理構建瓦斯運移數(shù)學模型。利用COMSOL Multiphysics數(shù)值模擬軟件,對Y型通風條件下采動裂隙場瓦斯運移規(guī)律進行了數(shù)值模擬,并與 U型通風進行對比,分析兩種通風下采動裂隙場中的瓦斯運

2、移及濃度分布規(guī)律,得出以下主要研究成果:
　　(1)從煤層微結構、煤層瓦斯賦存狀態(tài)、采動裂隙場特性及形成過程、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方面入手對煤層中瓦斯流動特征進行了較深入的理論分析,將采動覆巖用裂隙發(fā)育的矩形梯臺三維工程模型來描述,并對矩形梯臺分區(qū),更為準確的描述了采動條件下采空區(qū)裂隙場的分布規(guī)律。
　　(2)分別進行了不同瓦斯壓力和不同圍壓下型煤全應力-應變瓦斯?jié)B流實驗,并得到了含瓦斯煤在

3、三軸條件下的力學特性與滲流規(guī)律。在圍壓一定的條件下,型煤三軸抗壓強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。從滲透率—軸向應變曲線看,滲透率在軸向應變增加的進程中呈“U”字型變化,即滲透率隨軸向應變增加先降低后升高。
　　(3)在本次模擬所設定的條件下,與U型通風相比較,Y型通風條件下整個工作面的瓦斯?jié)舛榷急?/p>