基于煤与瓦斯突出物理模拟试验的数值模拟分析研究

发布时间：2021-04-05 01:34

　　论文基于煤与瓦斯突出的综合作用假说,利用重庆大学自主研发的多场耦合煤矿动力灾害大型物理模拟试验系统,较为系统地开展了考虑采掘工作面前方地应力“三带”非均匀分布的煤与瓦斯突出物理模拟试验,并在此基础上利用COMSOL多物理场数据仿真软件提出了煤与瓦斯突出过程煤层瓦斯压力等参数时空演化数值模拟分析方法,系统分析了有无气源、地应力状态、初始瓦斯压力、煤层渗透率等因素对煤与瓦斯突出过程中煤层瓦斯压力等参数时空演化规律的影响。其主要研究工作及其取得的研究成果如下:（1）利用数据处理软件MATLAB和OriginLab等,对煤与瓦斯突出物理模拟试验数据进行了不同角度的优化分析,建立了一套数据的分析方法,对数据进行点,线,面,体的系统分析;通过对测点的分析,得出突出口附近的测点瓦斯压力变化最快,其他区域气压变化相对有延时性;线分析和面分析的结果表明瓦斯压力的变化呈现倒置的U形变化;体分析的结果更加证明了线面的分析,表明瓦斯压力的变化呈现喇叭形状分布,符合经典的球壳瓦斯压力分布规律。（2）通过对物理模拟试验数据结果的对比分析,验证了煤与瓦斯突出的数值计算模型的可靠性。对比对应测点的数据可以得出,建立的... 

【文章来源】：重庆大学重庆市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：93 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

多场耦合煤与瓦斯突出模拟试验系统

煤体成型及布置传感器：按照原煤粒径配比进行配比，通过搅拌机对不同粒径的煤样进行搅拌，最后在 5000kN 煤体成型机上进行成型。煤样在 7.0MPa 条件下压实成型，紧接着布置传感器，连续 5 次压实和 4 次铺设传感器。密封：将煤体试件放入煤体之后，盖上盖板。盖板和煤体通过螺丝固定，中间放置密封垫圈，保证煤体的气密性。设置数据采集系统：采集系统主要由软件控制，可以设置采集的频率和时间，不同的阶段设置的频率和时间不同，抽真空过程，频率设为 1Hz，时间为 3.5h；突出过程，频率为 50Hz。抽真空：为了模拟煤体中高纯度的瓦斯气体含量，对煤体内部的煤体用真空泵抽真空 2h。应力加载：由于液压机的条件限制，采用多级加载直到预设的应力。图 2.4 应力加载过程 。充气吸附：为了更好的模拟现场情况，采用长周期循环充气的方式使煤体充分的吸附瓦斯气体，。总时间为 48h，循环充气 12 次，周期为 4h。

力、瓦斯压力和温度随时间演化全过程分析主要分析全试验过程中采集的传感器(温度，瓦斯压力，地应力数据变化规律并对试验过程划分。图 2.5(a) 瓦斯压力与地应力(a)瓦斯压力与地应力变化规律

【参考文献】：
期刊论文
[1]煤与瓦斯突出物理模拟实验研究进展及展望[J]. 张超林,许江,彭守建,耿加波.  煤田地质与勘探. 2018(04)
[2]基于颗粒流理论的煤与瓦斯突出数值模拟研究[J]. 王锐,修毓,王刚,武猛猛,杜文州.  山东科技大学学报(自然科学版). 2016(04)
[3]“三软”矿区采掘工作面煤与瓦斯延期突出机理[J]. 王志荣,陈玲霞,孙龙.  中国矿业大学学报. 2014(01)
[4]煤与瓦斯突出地质控制机理探讨[J]. 闫江伟,张小兵,张子敏.  煤炭学报. 2013(07)
[5]三维应力下煤与瓦斯突出模拟试验研究[J]. 唐巨鹏,潘一山,杨森林.  岩石力学与工程学报. 2013(05)
[6]多场耦合煤矿动力灾害大型模拟试验系统研制与应用[J]. 刘东,许江,尹光志,王维忠,梁永庆,彭守建.  岩石力学与工程学报. 2013(05)
[7]采动影响下突出煤体温度与声发射特性[J]. 许江,周文杰,刘东,李树春,谭皓月.  煤炭学报. 2013(02)
[8]不同突出口径条件下煤与瓦斯突出模拟试验研究[J]. 许江,刘东,彭守建,周文杰,程明俊.  煤炭学报. 2013(01)
[9]非均布荷载条件下煤与瓦斯突出模拟实验[J]. 许江,刘东,尹光志,陆漆,彭守建.  煤炭学报. 2012(05)
[10]煤与瓦斯延期突出模拟试验及机理[J]. 李晓泉,尹光志,蔡波,蒋长宝,李高帅.  重庆大学学报. 2011(04)

博士论文
[1]基于等效基质尺度的煤体力学失稳及渗透性演化机制与应用[D]. 卢守青.中国矿业大学 2016
[2]含瓦斯煤THM耦合模型及煤与瓦斯突出模拟研究[D]. 陶云奇.重庆大学 2009



本文编号：3118877