采空区围岩空隙结构与瓦斯流动规律的研究
发布时间：2022-04-26 18:34
为了更加准确的认识和总结采空区瓦斯流动的规律，加深对孔隙、裂隙结构的演化规律的研究，研究孔隙、裂隙结构的演化规律与渗流的联系，论文主要陈述了大量的文献资料内容，运用岩石力学、分形岩石力学、渗流力学、断裂力学、有限元分析等交叉学科的理论，推导了公式的新形式以及某些公式的延伸，采用理论推导与数值模拟相结合的方法，用FLUENT软件模拟采空区在加与未加高抽巷的情况下瓦斯流动规律，让以往的有关采空区瓦斯流动规律的经验认识和文字总结在一种新的形势下得到数值体现。论文主要得到以下几点结论：1．给出了裂隙分维与临界破坏应力的关系；推出了应力波影响下裂隙扩展加速度公式，还给出了转角形式的裂隙动态断裂准则；导出了由裂隙集度或裂隙分形维数表示的渗透系数的表达式；采用平行裂隙渗流的立方定律推导裂隙中气体流动渗透系数的表达式；由瓦斯气体分子扩散通量表达式推导了有风流（非静止）条件下的瓦斯扩散特性。2．用瓦斯含量的抛物线型表达式重新推导了多孔介质有效应力原理及煤岩膨胀应力和膨胀线应变公式；用瓦斯含量的抛物线型表达式重新给出了多孔介质流固耦合的渗流场方程。3．对钻孔周围煤体中瓦斯流入钻孔的总流量计算公式进行了积分...
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
致谢
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 选题背景和意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 煤岩体裂隙场演化研究现状
1.2.2 煤层瓦斯渗流理论研究现状
1.2.3 瓦斯抽放的研究现状
1.3 目前研究存在的不足
1.4 本文的主要研究内容和研究方法
2 采空区围岩裂隙结构与瓦斯流动规律研究
2.1 引言
2.2 煤岩的裂隙特征
2.3 裂隙分维与临界破坏应力的关系
2.3.1 Griffith 理论新解
2.3.2 引入裂隙分形维数
2.3.3 损伤因子的分维表示
2.4 应力波对裂隙演化的影响
2.5 裂隙集度与渗透系数的关系
2.6 裂隙变形对渗流规律的影响
2.7 采动裂隙带内的瓦斯扩散特性
2.8 本章小结
3 采空区围岩孔隙结构与瓦斯流动规律研究
3.1 引言
3.2 煤岩孔隙的分类与影响因素
3.3 煤岩的多孔介质特性
3.3.1 吸附和解吸特性
3.3.2 多孔介质的比面
3.3.3 多孔介质的压缩性
3.3.4 多孔介质的相对渗透率
3.4 多孔介质有效应力原理
3.5 多孔介质流固耦合的渗流场方程
3.6 本章小结
4 采空区瓦斯流动规律研究
4.1 引言
4.2 采空区瓦斯流动的基本规律
4.2.1 采空区瓦斯流动的基本模型
4.2.2 采空区瓦斯流动的基本方程
4.3 含钻孔围岩瓦斯流动规律的研究
4.3.1 瓦斯流动模型的相关假设
4.3.2 瓦斯流动模型的建立与分析
4.3.3 钻孔瓦斯流量的理论计算
4.4 煤层瓦斯渗透性的影响因素
4.5 本章小结
5 采空区瓦斯流动规律数值模拟研究
5.1 FLUENT 软件简介
5.2 数值模拟前处理
5.2.1 几何模型的建立
5.2.2 模拟区参数设定
5.2.3 边界条件的设定
5.3 求解结果与分析
5.3.1 未抽采条件下采空区瓦斯分布特征
5.3.2 抽采条件下采空区瓦斯分布特征
5.3.3 数值模拟中的规律体现及不足
5.4 本章小结
结论与展望
参考文献
作者简历
学位论文数据集
【参考文献】：
期刊论文
[1]钻孔周围煤体中瓦斯流动模型的理论研究[J]. 江丙友,林柏泉,朱传杰,沈春明,姚倩. 煤矿安全. 2011(07)
[2]煤层渗透性变化影响因素分析[J]. 李祥春,聂百胜,王龙康,戴林超. 中国矿业. 2011(06)
[3]煤岩体裂隙集度演化理论模型[J]. 刘向峰,汪有刚,张志静. 辽宁工程技术大学学报(自然科学版). 2011(02)
[4]平行裂缝中立方定律修正及临界速度计算[J]. 卢占国,姚军,王殿生,李立峰. 实验室研究与探索. 2010(04)
[5]高温三轴应力下无烟煤、气煤煤体渗透特性的试验研究[J]. 冯子军,万志军,赵阳升,李根威,张源,王冲,朱南京. 岩石力学与工程学报. 2010(04)
[6]含瓦斯煤岩固气耦合动态模型与数值模拟研究[J]. 尹光志,王登科,张东明,黄滚. 岩土工程学报. 2008(10)
[7]多孔岩石塑性压缩本构模型研究[J]. 谢守益,徐卫亚,邵建富. 岩石力学与工程学报. 2005(17)
[8]煤岩体吸附膨胀变形与吸附热力学的参数关系[J]. 吴世跃,赵文,郭勇义. 东北大学学报. 2005(07)
[9]三维应力作用下单一裂缝中气体渗流规律的理论与实验研究[J]. 杨栋,赵阳升,胡耀青,常宗旭. 岩石力学与工程学报. 2005(06)
[10]煤与远程卸压瓦斯安全高效共采试验研究[J]. 程远平,俞启香,袁亮,李平,刘永庆,童云飞. 中国矿业大学学报. 2004(02)
硕士论文
[1]综采面“U+L”两进一回通风系统采场瓦斯运移规律模拟研究[D]. 芦倩.太原理工大学 2010
[2]覆岩采动裂隙带瓦斯运移规律及其抽取与利用研究[D]. 张正林.西安科技学院 2001
本文编号：3648514
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
致谢
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 选题背景和意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 煤岩体裂隙场演化研究现状
1.2.2 煤层瓦斯渗流理论研究现状
1.2.3 瓦斯抽放的研究现状
1.3 目前研究存在的不足
1.4 本文的主要研究内容和研究方法
2 采空区围岩裂隙结构与瓦斯流动规律研究
2.1 引言
2.2 煤岩的裂隙特征
2.3 裂隙分维与临界破坏应力的关系
2.3.1 Griffith 理论新解
2.3.2 引入裂隙分形维数
2.3.3 损伤因子的分维表示
2.4 应力波对裂隙演化的影响
2.5 裂隙集度与渗透系数的关系
2.6 裂隙变形对渗流规律的影响
2.7 采动裂隙带内的瓦斯扩散特性
2.8 本章小结
3 采空区围岩孔隙结构与瓦斯流动规律研究
3.1 引言
3.2 煤岩孔隙的分类与影响因素
3.3 煤岩的多孔介质特性
3.3.1 吸附和解吸特性
3.3.2 多孔介质的比面
3.3.3 多孔介质的压缩性
3.3.4 多孔介质的相对渗透率
3.4 多孔介质有效应力原理
3.5 多孔介质流固耦合的渗流场方程
3.6 本章小结
4 采空区瓦斯流动规律研究
4.1 引言
4.2 采空区瓦斯流动的基本规律
4.2.1 采空区瓦斯流动的基本模型
4.2.2 采空区瓦斯流动的基本方程
4.3 含钻孔围岩瓦斯流动规律的研究
4.3.1 瓦斯流动模型的相关假设
4.3.2 瓦斯流动模型的建立与分析
4.3.3 钻孔瓦斯流量的理论计算
4.4 煤层瓦斯渗透性的影响因素
4.5 本章小结
5 采空区瓦斯流动规律数值模拟研究
5.1 FLUENT 软件简介
5.2 数值模拟前处理
5.2.1 几何模型的建立
5.2.2 模拟区参数设定
5.2.3 边界条件的设定
5.3 求解结果与分析
5.3.1 未抽采条件下采空区瓦斯分布特征
5.3.2 抽采条件下采空区瓦斯分布特征
5.3.3 数值模拟中的规律体现及不足
5.4 本章小结
结论与展望
参考文献
作者简历
学位论文数据集
【参考文献】：
期刊论文
[1]钻孔周围煤体中瓦斯流动模型的理论研究[J]. 江丙友,林柏泉,朱传杰,沈春明,姚倩. 煤矿安全. 2011(07)
[2]煤层渗透性变化影响因素分析[J]. 李祥春,聂百胜,王龙康,戴林超. 中国矿业. 2011(06)
[3]煤岩体裂隙集度演化理论模型[J]. 刘向峰,汪有刚,张志静. 辽宁工程技术大学学报(自然科学版). 2011(02)
[4]平行裂缝中立方定律修正及临界速度计算[J]. 卢占国,姚军,王殿生,李立峰. 实验室研究与探索. 2010(04)
[5]高温三轴应力下无烟煤、气煤煤体渗透特性的试验研究[J]. 冯子军,万志军,赵阳升,李根威,张源,王冲,朱南京. 岩石力学与工程学报. 2010(04)
[6]含瓦斯煤岩固气耦合动态模型与数值模拟研究[J]. 尹光志,王登科,张东明,黄滚. 岩土工程学报. 2008(10)
[7]多孔岩石塑性压缩本构模型研究[J]. 谢守益,徐卫亚,邵建富. 岩石力学与工程学报. 2005(17)
[8]煤岩体吸附膨胀变形与吸附热力学的参数关系[J]. 吴世跃,赵文,郭勇义. 东北大学学报. 2005(07)
[9]三维应力作用下单一裂缝中气体渗流规律的理论与实验研究[J]. 杨栋,赵阳升,胡耀青,常宗旭. 岩石力学与工程学报. 2005(06)
[10]煤与远程卸压瓦斯安全高效共采试验研究[J]. 程远平,俞启香,袁亮,李平,刘永庆,童云飞. 中国矿业大学学报. 2004(02)
硕士论文
[1]综采面“U+L”两进一回通风系统采场瓦斯运移规律模拟研究[D]. 芦倩.太原理工大学 2010
[2]覆岩采动裂隙带瓦斯运移规律及其抽取与利用研究[D]. 张正林.西安科技学院 2001
本文编号：3648514
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