基于SIMBURST的煤与瓦斯突出动态预测研究

发布时间：2017-08-01 02:21

  本文关键词：基于SIMBURST的煤与瓦斯突出动态预测研究

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【摘要】：目前，国内外学者根据煤与瓦斯突出机理提出了一系列预测煤与瓦斯突出的方法，为煤与瓦斯突出防治作出了重要的贡献，但仍存在预测深度较浅、预测周期长、预测指标不敏感以及低指标突出时有发生等问题。本文主要根据实验室测试、现场试验和数值模拟相结合的方法确定瓦斯含量临界值，利用煤层瓦斯含量指标来判定煤与瓦斯突出的危险性，并在长治潞安矿区进行了现场应用。 本文通过瓦斯含量法测量值和SIMBURST软件数值模拟来确定瓦斯含量临界值。其中，SIMBURST软件是由FLAC3D和COMET3耦合的三维数值计算程序。可解吸瓦斯含量Qm值则是通过瓦斯含量直接测定法计算瓦斯损失量Q1、常压解吸瓦斯含量Q2、煤样粉碎瓦斯解吸量Q3值来确定。 瓦斯含量测定的具体方法是在井下各个取样地点，先通过15m、25m、30m、35m、45m、60m钻孔取样，再根据误差计算分析确定合理取样深度为30m~35m；再之后分别测定潞安矿区三个矿井3号煤层瓦斯含量值。同时，结合矿井实际资料与实验测试结果后，计算出模拟所需的基本参数，再运用FLAC3D和COMET3耦合数值模拟，，不断增加设定的初始瓦斯压力直至发生煤与瓦斯突出，以此来确定模拟瓦斯含量临界值。 本文的研究成果在潞安矿区五阳矿、高河矿、古城矿3#煤层进行了应用。瓦斯含量临界值计算结果为五阳矿8.1m3/t、高河矿为7.6m3/t、古城矿为8.6m3/t；并将瓦斯含量临界值运用在这三个矿井，结果表明这种计算瓦斯含量临界值的方法很有前景，而且是科学可行的方法。
【关键词】：煤与瓦斯突出 瓦斯含量法 数值模拟 临界瓦斯含量 合理取样深度
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TD713
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 绪论9-23
• 1.1 论文选题背景和意义9-12
• 1.2 国内外研究现状12-20
• 1.2.1 煤与瓦斯突出机理12-15
• 1.2.2 煤与瓦斯突出预测技术15-18
• 1.2.3 突出数值模拟18-20
• 1.3 本文研究内容及技术路线20-23
• 第二章 煤层瓦斯含量基础参数的实验测试23-41
• 2.1 间接法估算煤层瓦斯含量方法23-24
• 2.2 直接法测定瓦斯含量24-28
• 2.2.1 常压解吸瓦斯含量 Q2的测定24-25
• 2.2.2 煤样粉碎后瓦斯解吸量 Q3的测定25-26
• 2.2.3 瓦斯损失量计算方法26-28
• 2.3 不同取样深度对瓦斯含量测定值的影响28-32
• 2.3.1 不同取样深度下 Q1、Q2、Q3的值对比分析28-30
• 2.3.2 不同深度下 Qm值的对比分析以及确定合理的取样深度30-32
• 2.4 潞安矿区三个矿井 35m 钻孔取样可解吸瓦斯含量 Qm 值测定结果32-33
• 2.5 数值模拟所需的煤体单轴抗压强度、VL、PL参数测定33-38
• 2.5.1 高压等温吸附试验33-36
• 2.5.2 煤体单轴抗压强度36-38
• 2.6 本章小结38-41
• 第三章 基于 SIMBURST 三相耦合数值模拟基础理论41-53
• 3.1 两相耦合到三相耦合数值模拟的发展41
• 3.2 SIMBURST 软件介绍及耦合数值模拟41-52
• 3.2.1 基于 FLAC3D 的煤体变形和破坏的数值模拟42-44
• 3.2.2 COMET3 的瓦斯吸附-解吸与流动模型44-48
• 3.2.3 耦合数值模拟48-52
• 3.3 本章小结52-53
• 第四章 突出数值模拟确定瓦斯含量临界值53-79
• 4.1 突出数值模拟53-59
• 4.1.1 计算模型建立53-55
• 4.1.2 开采过程中煤体的变形和孔隙压力的分布55-59
• 4.2 实例59-74
• 4.2.1 试验地点概况59-65
• 4.2.2 试验模拟结果与分析65-70
• 4.2.3 瓦斯含量法预测突出指标临界值确定70-74
• 4.3 瓦斯含量预测突出灵敏性分析74-76
• 4.4 煤与瓦斯突出预测指标的测试方法建立76-78
• 4.5 本章小结78-79
• 第五章 结论与展望79-81
• 5.1 主要研究结论79-80
• 5.2 不足与展望80-81
• 参考文献81-87
• 致谢87-89
• 攻硕期间主要科研成果89

【参考文献】

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本文编号：602138