采空区渗流综合模拟实验台研究

发布时间：2017-09-20 17:00

  本文关键词：采空区渗流综合模拟实验台研究

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【摘要】：采用现场实测和数值计算的方法对采空区进行研究有一定的局限性,模型实验方法可进行单因素因素分析,省时、省力、节省材料等优势,并且可以弥补数学分析的不足。本文通过理论研究与实验设计结合,致力于建立能够真实反应采空区渗流规律的采空区模拟实验平台。本文总结分析了前人采空区模拟实验特点及不足,根据矿压理论,论述了采空区煤岩结构及特点,介绍了冒落带的高度及碎胀特征。以多孔介质流体动力学为基础,阐述了采空区内气体渗流理论。以相似理论为指导,给出了采空区模型实验应该遵循的单值条件。使用方程分析法对实验台建立应遵循的相似准则进行了推导和分析,给出了各相似准则的处理方法。在采空区空间满足雷诺准则的前提下推导出边界条件参数,确保实验台内气体流动状态与原型相符。设计制作了多孔介质一维渗透特性测试装置,通过该装置能够可测得不同介质的渗流参数,确定渗流运动方程。装置作为综合模拟实验台的一部分,为定量控制实验台采空区介质的渗透参数提供支持。综合模拟实验台以实际采空区为原型,相似比例为1：100,钢制结构。可对多种几何、物理参数进行调整,如采空区高度、倾角,工作面通风方式,工作面风阻、风量、两端压力,介质渗透率分布等。设置气体释放系统,可模拟不同情况下的采空区漏风,瓦斯涌出及有毒有害气体的生成。实验平台使用自动化的监测系统,能够对采空区的压力,气体浓度,温度参数进行数字化的采集和处理。
【关键词】：采空区 相似模拟 渗流规律 实验台设计
【学位授予单位】：辽宁工程技术大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TD712
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 1 绪论10-16
• 1.1 研究背景及意义10-11
• 1.2 国内外研究现状11-14
• 1.2.1 采空区渗流理论研究现状11-12
• 1.2.2 采空区相似模型研究现状12-14
• 1.3 论文主要研究内容、技术路线14-16
• 1.3.1 研究内容14-15
• 1.3.2 技术路线15-16
• 2 采空区基本特征16-28
• 2.1 采空区煤岩结构16-20
• 2.1.1 采空区煤岩结构分区16
• 2.1.2 “竖三带”煤岩结构及特征16-19
• 2.1.3 “横三区”覆岩结构及特征19-20
• 2.2 多孔介质理论20-23
• 2.2.1 多孔介质的定义20-21
• 2.2.2 孔隙率、表征体元及多孔介质连续方法21-22
• 2.2.3 速度与比流量22-23
• 2.3 采空区渗流理论23-26
• 2.3.1 线性渗流理论23-25
• 2.3.2 非线性渗流理论25-26
• 2.3.3 采空区渗透率26
• 2.4 本章小结26-28
• 3 相似理论与模型试验28-39
• 3.1 模型试验的意义及优点28
• 3.2 相似理论28-29
• 3.3 相似准则29-31
• 3.3.1 相似准则概念29-30
• 3.3.2 流体力学常用相似准则30-31
• 3.4 采空区综合模拟试验台相似分析31-38
• 3.4.1 单值条件相似32-33
• 3.4.2 采空区综合模拟实验台相似准则分析33-38
• 3.5 本章小结38-39
• 4 多孔介质一维渗透特性测试39-50
• 4.1 测试装置目的39
• 4.2 实验装置39-43
• 4.3 实验过程43
• 4.4 线性渗流特性43-47
• 4.5 非线性渗流特性47-48
• 4.6 本章小结48-50
• 5 采空区综合模拟实验台技术方案50-62
• 5.1 采空区综合模拟实验台设计目的、要求50
• 5.2 采空区综合模拟试验台模块划分50-51
• 5.3 主体部分设计51-55
• 5.3.1 试验台总体结构及尺寸51-52
• 5.3.2 采空区填充材料52-53
• 5.3.3 采空区支撑及移动机构53-55
• 5.4 通风系统55-57
• 5.4.1 巷道设计55
• 5.4.2 调节装置55-56
• 5.4.3 风机选型56-57
• 5.5 数据测试系统57-59
• 5.5.1 测点设计57-59
• 5.5.2 流迹观测59
• 5.5.3 压力测试系统59
• 5.5.4 气体采集、测试系统59
• 5.6 气体释放系统59-61
• 5.7 本章小结61-62
• 结论62-63
• 参考文献63-66
• 作者简历66-68
• 学位论文数据集68

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：889263