收藏本站
《山东科技大学》 2017年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

煤层采掘过程瓦斯流动耦合模拟研究

蒋勇  
【摘要】:煤层采掘过程容易引发煤与瓦斯突出等严重自然灾害。在前人研究成就基础上,本文深入研究了煤层采掘过程中的煤体结构变形与煤层瓦斯流动间的耦合特征,这对于正确掌握煤层采掘过程可能引发的瓦斯突出规律,对于减少、预测和防治瓦斯灾害事故等,均具有重要意义。本文首先简述了煤层采掘过程引发的煤体结构变形特征以及瓦斯在变形煤体内的渗流流动特征;在此基础上,建立了煤体结构变形应力场与瓦斯流动渗流场之间的多场耦合数学模型;利用大型仿真模拟软件,模拟得出了煤层采掘过程中煤体结构应力场、瓦斯流动渗流场相互耦合的煤体应力、瓦斯压力、位移与瓦斯流速的分布特征与分布规律。最后,利用模型算例进行了验证分析。算例验证结果表明,本文所建立的多物场耦合模型是合理的,模拟计算结果与现场实际情况符合程度高,结果具有满意的可信度。本文第4章的煤层采掘过程细观瓦斯流动多物场耦合模拟结果表明:(1)在煤巷掘进过程中的不同时段,煤体结构变形的应力值先是在巷帮两侧出现了具有对称特征的卸压低压区,两侧向里则相似呈现应力集中峰值,然后垂向应力逐渐随距煤壁距离的增大而减小,并在煤层深部趋于稳定;(2)瓦斯压力则可受到煤层初始瓦斯压力、煤层渗透率、煤体变形应力的共同作用与影响,且随距煤壁的距离呈现非线性分布,并最终在煤层深部趋于稳定;(3)瓦斯渗流速度随距离采掘面距离的变化而变化,且同一点的流速在不同时刻又受地应力、瓦斯压力的显著耦合影响。本文第5章的算例模拟分析结果表明:(1)煤层掘进工作面开采位置延伸后,由于应力状态不同和透气性的差异,初采切眼附近的瓦斯压力降低很快;随着工作面的延伸,瓦斯压力呈动态变化,最后趋于一个固定值。(2)煤层初采切眼附近的瓦斯压力梯度,在切眼周围存在明显的瓦斯压力梯度分布,且随煤层的开采、瓦斯的卸压,其瓦斯压力梯度分布范围逐渐扩大。(3)本算例的验证结果表明,本文所建立的多物场耦合模型是合理的,模拟计算结果与现场实际情况符合、结论可信。
【学位授予单位】:山东科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TD712

免费申请
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 程远平;刘洪永;郭品坤;潘荣锟;王亮;;深部含瓦斯煤体渗透率演化及卸荷增透理论模型[J];煤炭学报;2014年08期
2 尹光志;李铭辉;李生舟;李文璞;姚俊伟;张千贵;;基于含瓦斯煤岩固气耦合模型的钻孔抽采瓦斯三维数值模拟[J];煤炭学报;2013年04期
3 孟召平;侯泉林;;高煤级煤储层渗透性与应力耦合模型及控制机理[J];地球物理学报;2013年02期
4 王刚;程卫民;谢军;周刚;;瓦斯含量在突出过程中的作用分析[J];煤炭学报;2011年03期
5 尹光志;黄启翔;张东明;王登科;;地应力场中含瓦斯煤岩变形破坏过程中瓦斯渗透特性的试验研究[J];岩石力学与工程学报;2010年02期
6 胡国忠;王宏图;范晓刚;袁志刚;;低渗透突出煤的瓦斯渗流规律研究[J];岩石力学与工程学报;2009年12期
7 霍凌婧;杨正明;张硕;;滑脱因子的经验关系式研究[J];武汉工业学院学报;2009年03期
8 胡千庭;周世宁;周心权;;煤与瓦斯突出过程的力学作用机理[J];煤炭学报;2008年12期
9 马中飞;俞启香;;煤与瓦斯承压散体失控突出机理的初步研究[J];煤炭学报;2006年03期
10 肖晓春,潘一山;考虑滑脱效应的煤层气渗流数学模型及数值模拟[J];岩石力学与工程学报;2005年16期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 陶云奇;含瓦斯煤THM耦合模型及煤与瓦斯突出模拟研究[D];重庆大学;2009年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 石琨;;汪家寨煤矿斜四采区主采煤层瓦斯抽采研究[J];中州煤炭;2015年12期
2 徐景德;彭兴力;齐睿琛;杨鑫;韩春晶;;低渗透率煤层采煤工作面上隅角瓦斯治理方法研究[J];华北科技学院学报;2015年06期
3 娄亚北;冯利民;刘健;刘泽功;陈舰艇;李国栋;王浩昌;高魁;;穿层深孔爆破在突出坚硬煤层瓦斯抽采中的应用[J];煤炭科学技术;2015年12期
4 王春光;王长盛;陶志刚;蒋宇静;谭云亮;魏明尧;崔光磊;吴学震;;气体运移导致煤体结构变形演化特征研究——以注入氦气为例[J];岩土力学;2015年12期
5 赵志峰;文虎;郭军;;基于多方法融合的煤与瓦斯突出综合预测[J];煤矿安全;2015年11期
6 杨延辉;孟召平;陈彦君;杨艳磊;干大勇;;沁南—夏店区块煤储层地应力条件及其对渗透性的影响[J];石油学报;2015年S1期
7 王汉鹏;张庆贺;袁亮;薛俊华;李清川;张冰;;基于CSIRO模型的煤与瓦斯突出模拟系统与试验应用[J];岩石力学与工程学报;2015年11期
8 陈亚西;杨延辉;刘大锰;姚艳斌;张航;闫涛滔;;樊庄区块煤层气排采数据分析与储层渗透率动态预测[J];煤炭科学技术;2015年11期
9 郭军锋;张相军;张利;;瓦斯矿井局部区域瓦斯超限原因及防治技术研究[J];山东煤炭科技;2015年10期
10 梁冰;袁欣鹏;孙维吉;;本煤层瓦斯抽采渗流模型及数值模拟[J];安全与环境学报;2015年05期
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 原德胜;低阶煤层瓦斯解吸渗流及其对瓦斯抽采的控制机制[D];中国矿业大学;2018年
2 施峰;不同间距煤层群上保护层开采保护效果变化规律与工程应用[D];重庆大学;2018年
3 李贺;微波辐射下煤体热力响应及其流-固耦合机制研究[D];中国矿业大学;2018年
4 耿加波;煤与瓦斯突出灾变时空演化及其煤—瓦斯两相流运移特性物理模拟试验研究[D];重庆大学;2018年
5 陈月霞;瓦斯抽采过程中参数演化及钻孔优化数值模拟研究[D];重庆大学;2018年
6 董利辉;突出高浓瓦斯气体运移扩散及逆流扩展规律研究[D];中国矿业大学(北京);2018年
7 岳立新;超临界CO_2作用下煤微观结构演化及增透规律研究[D];辽宁工程技术大学;2018年
8 罗明坤;低透气性煤层酸化压裂复合增透技术研究[D];辽宁工程技术大学;2017年
9 周动;煤吸附/解吸甲烷过程中热与变形效应研究[D];太原理工大学;2017年
10 刘佳佳;真三轴载荷煤体渗流特性及其在瓦斯抽采中的应用[D];中国矿业大学(北京);2017年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 潘荣锟;程远平;董骏;陈海栋;;不同加卸载下层理裂隙煤体的渗透特性研究[J];煤炭学报;2014年03期
2 谢和平;高峰;周宏伟;程红梅;周福宝;;煤与瓦斯共采中煤层增透率理论与模型研究[J];煤炭学报;2013年07期
3 程远平;张晓磊;王亮;;地应力对瓦斯压力及突出灾害的控制作用研究[J];采矿与安全工程学报;2013年03期
4 尹光志;李铭辉;李文璞;蒋长宝;曹偈;张千贵;;瓦斯压力对卸荷原煤力学及渗透特性的影响[J];煤炭学报;2012年09期
5 孟召平;侯泉林;;煤储层应力敏感性及影响因素的试验分析[J];煤炭学报;2012年03期
6 司鹄;郭涛;李晓红;;钻孔抽放瓦斯流固耦合分析及数值模拟[J];重庆大学学报;2011年11期
7 尹光志;蒋长宝;许江;彭守建;李文璞;;含瓦斯煤热流固耦合渗流实验研究[J];煤炭学报;2011年09期
8 谢和平;周宏伟;刘建锋;高峰;张茹;薛东杰;张勇;;不同开采条件下采动力学行为研究[J];煤炭学报;2011年07期
9 尹光志;蒋长宝;王维忠;黄启翔;司焕儒;;不同卸围压速度对含瓦斯煤岩力学和瓦斯渗流特性影响试验研究[J];岩石力学与工程学报;2011年01期
10 杨天鸿;陈仕阔;朱万成;刘洪磊;霍中刚;姜文忠;;煤层瓦斯卸压抽放动态过程的气-固耦合模型研究[J];岩土力学;2010年07期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 高武斌;;基于煤层群开采条件下的地面沉陷研究[J];中国科技投资;2012年21期
2 В.И.切尔那耶夫;范学理;;急倾斜煤层群开采时地表出现台阶的基本规律[J];矿山测量;1989年02期
3 N.Ch.萨克辛那;青方;;印度“三下”采煤[J];矿山测量;1989年02期
4 牛宝玉;;近距离煤层群上行开采设计研究[J];煤;2011年08期
5 张仲春;余耀锋;杨洪滨;;上行开采近距离煤层群的探讨与应用[J];煤;2007年09期
6 王中奎;;浅埋近距离煤层群上行开采可行性分析[J];中小企业管理与科技(下旬刊);2012年12期
7 马立强;汪理全;张东升;刘玉德;刘江;张太平;欧阳广斌;;近距离煤层群上行开采可行性研究与工程应用[J];湖南科技大学学报(自然科学版);2007年04期
8 徐腾飞;;近距离突出煤层群回采工作面区域验证方法探讨[J];能源技术与管理;2016年02期
9 王飞;;火成岩侵入近距离突出煤层群保护层开采瓦斯治理[J];能源技术与管理;2014年06期
10 刘家园;;近距离煤层群综放开采提高回采率工艺研究[J];中国新技术新产品;2016年15期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 余耀峰;张仲春;杨洪滨;;近距离煤层群上行开采的研究与应用[A];矿山建设工程新进展——2007全国矿山建设学术会议文集[C];2007年
2 袁春宏;;渝阳煤矿大钻机直接揭过近水平突出煤层群的应用体会[A];川、渝、滇、黔、桂煤炭学会2015年度学术年会(重庆部分)论文集[C];2015年
3 翟成;卫修君;林柏泉;;近距离煤层群采动裂隙场演化规律数值模拟研究[A];中国煤炭学会煤矿安全专业委员会2009年学术研讨会交流论文(部分)[C];2009年
4 欧阳建江;;急倾斜高突矿井煤层群开采保护层的选择[A];第13次全国软岩工程与深部灾害控制学术大会论文专集[C];2014年
5 黄祥宽;;急倾斜薄煤层群矿井瓦斯地质的特殊性研究[A];瓦斯地质研究与应用——中国煤炭学会瓦斯地质专业委员会第三次全国瓦斯地质学术研讨会[C];2003年
6 雷恩定;;近距离煤层群软岩巷道掘进施工工艺[A];西南五省市、区(重庆片区)煤炭学会2016年度学术年会论文集[C];2016年
7 黄炳;李荣欣;周松元;郭少军;;近距离煤层群瓦斯动态拖管抽采技术[A];煤炭安全/绿色开采灾害防治新技术——2016年全国煤矿安全学术年会论文集[C];2016年
8 赵立柱;;近距离大倾角含水煤层群软围岩支护技术[A];第13次全国软岩工程与深部灾害控制学术大会论文专集[C];2014年
9 谢林杰;;浅谈小煤矿急倾斜煤层采掘过程中顶板管理[A];福建省煤炭学会福建省煤炭工业协会2016年学术年会论文集[C];2016年
10 王凌鹤;;沙曲矿近距离高瓦斯突出煤层群瓦斯综合治理技术研究[A];中国煤炭学会瓦斯地质专业委员会纪念中国煤炭学会成立五十周年系列活动“2012年全国瓦斯地质学术年会”论文集[C];2012年
中国重要报纸全文数据库 前4条
1 本报记者 洪浪 通讯员 刘雨亭;攻克煤层深部开采转移难题[N];中国矿业报;2019年
2 记者 鲁松;两淮矿区煤层群开采条件下 煤层气抽采示范工程通过验收[N];淮南日报;2011年
3 陈奇若 冯建成;何家寨隧道全线贯通[N];工人日报;2000年
4 韩玉柱;河南煤勘总院一创新成果填补瓦斯压力测试空白[N];中煤地质报;2014年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 潘思东;俄罗斯库兹涅茨克盆地原位区与采动区煤层气开发模式及理论分析[D];中国地质大学;2018年
2 吴艳婷;多煤层区煤层气合层开发产能及经济性研究[D];中国矿业大学(北京);2018年
3 翟成;近距离煤层群采动裂隙场与瓦斯流动场耦合规律及防治技术研究[D];中国矿业大学;2008年
4 李绍泉;近距离煤层群煤与瓦斯突出机理及预警研究[D];中国矿业大学(北京);2013年
5 李庆军;近距离煤层群开采煤层自燃预测研究[D];西安科技大学;2010年
6 张瑞娅;多煤层开采条件下边采边复技术研究[D];中国矿业大学(北京);2017年
7 齐消寒;近距离低渗煤层群多重采动影响下煤岩破断与瓦斯流动规律及抽采研究[D];重庆大学;2016年
8 胡永忠;山体赋存煤层群混合开采覆岩破断规律及顶板控制研究[D];中国矿业大学;2015年
9 郝永江;煤体双重孔隙特征及钻孔瓦斯流动规律研究[D];中国矿业大学(北京);2015年
10 季文博;近距离煤层群采动煤岩渗透特性演化规律与实测方法研究[D];中国矿业大学(北京);2013年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 蒋勇;煤层采掘过程瓦斯流动耦合模拟研究[D];山东科技大学;2017年
2 秦修培;许疃矿主采煤层残余瓦斯重分布的地质控因研究[D];中国矿业大学;2017年
3 李森林;近距离煤层群下煤层综放开采上行开采技术研究[D];西安科技大学;2017年
4 陈彦军;复杂围岩条件极近距离薄煤层群开采相关技术研究[D];山东科技大学;2010年
5 贾松磊;白皎矿近距离煤层群开采煤层自燃火灾防治技术研究[D];西安科技大学;2010年
6 孙浩;东荣矿区近距离煤层群开采煤层自燃防治技术研究与应用[D];西安科技大学;2013年
7 崔啸;煤层钻孔膨胀致裂及增透特性研究[D];华北理工大学;2017年
8 刘建都;极近距离煤层群合理区段煤柱尺寸研究[D];西安科技大学;2014年
9 郭海相;浅埋深近距离煤层群开采漏风规律及控制技术研究[D];煤炭科学研究总院;2016年
10 张兵;深井近距离煤层群开采对下伏巷道稳定性影响研究[D];安徽理工大学;2016年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026