回采工作面前方煤体瓦斯渗流—涌出特性数值模拟研究

发布时间：2024-07-07 04:00

　　煤层瓦斯的赋存和流动是一个复杂的问题。由于实际煤矿开采中煤体所处物理环境的复杂性，很难详细分析瓦斯在其中的流动状态。本文以实验所测煤体参数为基础，运用ANSYS有限元软件对工作面前方煤体瓦斯渗流场进行了数值模拟，探讨了在瓦斯压力和采动应力的影响下，瓦斯渗流场在煤体的分布特点，以及瓦斯压力和采动应力对渗流特性的作用特点。 运用ANSYS有限元软件对煤层进行了渗流场和采动应力场的数值模拟。通过推导瓦斯渗流控制方程，对瓦斯渗流理论与热传导理论进行比较，确定ANSYS热分析功能对瓦斯渗流进行模拟分析的可行性，以及相关参数边界的转换方式，并对渗透率分别在瓦斯压力和采动应力的单因素影响下的瓦斯渗流，进行了数值模拟分析。将煤样的瓦斯压力—渗透率对应关系通过参数非线性定义的功能，代入模型进行模拟分析，得出瓦斯压力影响下的渗流场，同时对比无影响的瓦斯渗流场，得出瓦斯压力对渗流过程的影响特点；模拟回采区域煤岩采动应力场，根据煤体膨胀率和有效应力—渗透率关系，分析采动煤层的渗透率分布，并以此为模拟参数进行煤体的渗流模拟。 模拟结果显示，瓦斯压力和采动应力对瓦斯渗流都有促进作用，可降低工作面煤壁附近煤体的瓦斯...

【文章页数】：78 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1.1工作面前方瓦斯压力、透气系数、煤体应力示意图

1—卸压区2—集中应力区3—常压区图1.1工作面前方瓦斯压力、透气系数、煤体应力示意图.1Schemeofgaspressure,breathablecoefficient,coalbodystressinthefrontofworkin前，瓦....

图1.2研究技术路线

图1.2研究技术路线Fig.1.2Researchtechnologyroute

图2.1直角坐标控制体元

固定在空间上的一个确定的、形状任意的三维封闭体积作为始终保持不变。控制体单元大小任意，可以非常小，或者有体的形状也不会影响计算所得的方程。对于确定了的控制体外流体的注入或渗失等情形，在给定时间段内质量守恒定律示：单元流体质量—流出单元流体质量=单元内流体质量增量。

图3.1壁式采煤法示意图

热传导瓦斯渗流场温度T瓦斯压力PMPa热通量dndTqKr=渗流速度xPvK=m/s热梯度dndT压力梯度xPMPa/m3.4渗流算例3.4.1有限元模型建立随着采煤机械化程度不断提高以及大型采煤机的应用，确定了以壁式采煤为主，兼容其他采煤方式的煤炭....

本文编号：4003122