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钻孔瓦斯抽采气固耦合模型及其应用

发布时间:2018-10-08 21:10
【摘要】:为研究钻孔瓦斯抽采过程中瓦斯运移机制,基于瓦斯渗流扩散方程,探讨钻孔周围不同区域煤体变形和渗透率动态变化,推导出钻孔周围卸压区和非卸压区瓦斯流动耦合方程。根据某矿己15-31010工作面煤体物性参数建立几何模型,利用COMSOL Multiphysics有限元分析软件对耦合方程进行数值求解。结合模拟结果分析煤体形变、渗透率动态变化、钻孔周围瓦斯压力之间的耦合关系。对相关参数模拟结果进行现场抽采效果验证。结果表明,在瓦斯抽采过程中,煤体瓦斯压力随着时间推移逐渐降低,沿钻孔中心向四周方向,瓦斯压力在卸压区迅速增加,在非卸压区增速逐渐变缓,最终趋于稳定;煤体渗透率在钻孔周围呈现非对称V字型变化规律;卸压区的煤体变形较大,变形量在远离钻孔的方向上逐渐减小;模拟结果与现场抽采效果基本吻合。
[Abstract]:In order to study the mechanism of gas migration in borehole gas extraction, based on the gas seepage diffusion equation, the dynamic changes of coal body deformation and permeability in different areas around the borehole are discussed, and the coupling equations of gas flow around the borehole are derived. According to the physical parameters of coal body in 15-31010 face of a certain mine, the geometric model is established, and the coupling equation is solved numerically by using COMSOL Multiphysics finite element analysis software. Combined with the simulation results, the coupling relationship between coal deformation, dynamic change of permeability and gas pressure around borehole is analyzed. The field extraction effect was verified by simulation results of relevant parameters. The results show that in the process of gas extraction, the gas pressure of coal body decreases gradually with the passage of time, and along the direction of the borehole center, the gas pressure increases rapidly in the pressure relief area, and the growth rate in the non-pressure relief area gradually slows down, and finally tends to be stable. The permeability of coal body changes unsymmetrical V-shaped around the borehole, the deformation of coal body in the pressure relief area is larger and the deformation is gradually decreasing in the direction away from the borehole, and the simulation results are basically in line with the field extraction effect.
【作者单位】: 河南理工大学安全科学与工程学院;河南省瓦斯地质与瓦斯治理重点实验室-省部共建国家重点实验室培育基地;煤炭安全生产河南省协同创新中心;
【基金】:教育部长江学者和创新团队发展计划项目(IRT1235) 河南省产学研合作项目(162107000040)
【分类号】:TD712.6

【参考文献】

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【共引文献】

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【二级参考文献】

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本文编号:2258273

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