煤層采掘過(guò)程瓦斯流動(dòng)耦合模擬研究.pdf

1、煤層采掘過(guò)程容易引發(fā)煤與瓦斯突出等嚴(yán)重自然災(zāi)害。在前人研究成就基礎(chǔ)上，本文深入研究了煤層采掘過(guò)程中的煤體結(jié)構(gòu)變形與煤層瓦斯流動(dòng)間的耦合特征，這對(duì)于正確掌握煤層采掘過(guò)程可能引發(fā)的瓦斯突出規(guī)律，對(duì)于減少、預(yù)測(cè)和防治瓦斯災(zāi)害事故等，均具有重要意義。
　　本文首先簡(jiǎn)述了煤層采掘過(guò)程引發(fā)的煤體結(jié)構(gòu)變形特征以及瓦斯在變形煤體內(nèi)的滲流流動(dòng)特征；在此基礎(chǔ)上，建立了煤體結(jié)構(gòu)變形應(yīng)力場(chǎng)與瓦斯流動(dòng)滲流場(chǎng)之間的多場(chǎng)耦合數(shù)學(xué)模型；利用大型仿真模擬軟件，模擬

2、得出了煤層采掘過(guò)程中煤體結(jié)構(gòu)應(yīng)力場(chǎng)、瓦斯流動(dòng)滲流場(chǎng)相互耦合的煤體應(yīng)力、瓦斯壓力、位移與瓦斯流速的分布特征與分布規(guī)律。最后，利用模型算例進(jìn)行了驗(yàn)證分析。算例驗(yàn)證結(jié)果表明，本文所建立的多物場(chǎng)耦合模型是合理的，模擬計(jì)算結(jié)果與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況符合程度高，結(jié)果具有滿意的可信度。
　　本文第4章的煤層采掘過(guò)程細(xì)觀瓦斯流動(dòng)多物場(chǎng)耦合模擬結(jié)果表明：（1）在煤巷掘進(jìn)過(guò)程中的不同時(shí)段，煤體結(jié)構(gòu)變形的應(yīng)力值先是在巷幫兩側(cè)出現(xiàn)了具有對(duì)稱特征的卸壓低壓區(qū)，兩側(cè)

3、向里則相似呈現(xiàn)應(yīng)力集中峰值，然后垂向應(yīng)力逐漸隨距煤壁距離的增大而減小，并在煤層深部趨于穩(wěn)定；（2）瓦斯壓力則可受到煤層初始瓦斯壓力、煤層滲透率、煤體變形應(yīng)力的共同作用與影響，且隨距煤壁的距離呈現(xiàn)非線性分布，并最終在煤層深部趨于穩(wěn)定；（3）瓦斯?jié)B流速度隨距離采掘面距離的變化而變化，且同一點(diǎn)的流速在不同時(shí)刻又受地應(yīng)力、瓦斯壓力的顯著耦合影響。
　　本文第5章的算例模擬分析結(jié)果表明：（1）煤層掘進(jìn)工作面開采位置延伸后，由于應(yīng)力狀態(tài)不同和