采空區(qū)瓦斯封存量計(jì)算方法研究.pdf

1、CH4是第二大溫室氣體，煤炭開發(fā)中的瓦斯涌出是大氣中CH4的重要來源之一，煤炭開發(fā)過程中的碳排放日益引起人們的關(guān)注。采空區(qū)中封存著大量的瓦斯，計(jì)算采空區(qū)中的封存瓦斯量有助于碳排放量的準(zhǔn)確計(jì)算，并為制訂節(jié)能減排措施提供依據(jù)。采空區(qū)封存瓦斯量主要受采空區(qū)空間體積和采空區(qū)瓦斯?jié)舛确植純煞矫娴囊蛩赜绊?。而采空區(qū)空間體積受采空區(qū)上覆巖層的垮落特征決定的;采空區(qū)瓦斯?jié)舛确植际怯刹煽諈^(qū)的瓦斯運(yùn)移特征決定的。本論文在對曉明煤礦的上覆巖石參數(shù)和采空區(qū)的瓦

2、斯?jié)舛冗M(jìn)行了實(shí)際測定的基礎(chǔ)上，運(yùn)用RFPA2D軟件對采空區(qū)上覆巖層的垮落過程進(jìn)行了模擬，運(yùn)用FLUENT軟件對采空區(qū)瓦斯?jié)舛葓鲞M(jìn)行了模擬，借助巖體力學(xué)、巖層與地表移動、礦井瓦斯涌出量預(yù)測等相關(guān)基礎(chǔ)理論推導(dǎo)出了采空區(qū)瓦斯封存量的計(jì)算公式，并進(jìn)行了實(shí)際計(jì)算和驗(yàn)證。本論文主要有以下幾個(gè)方面的內(nèi)容:
　　(1)本論文梳理了豎向冒落帶、裂隙帶、彎曲下沉帶，橫向自然堆積區(qū)、承壓穩(wěn)定區(qū)、壓實(shí)穩(wěn)定區(qū)的特征，調(diào)研分析了曉明煤礦和大興煤礦的實(shí)際“三帶

3、”觀測資料，對曉明煤礦上覆巖層的物理參數(shù)進(jìn)行了測定，運(yùn)用RFPA2D軟件對曉明煤礦N2413回采工作面采空區(qū)的上覆巖層垮落過程進(jìn)行了模擬，得到了采空區(qū)橫豎三區(qū)（帶）的特征、范圍規(guī)律。
　　(2)系統(tǒng)地分析了采空區(qū)瓦斯的來源，引入多孔介質(zhì)的概念，并以流體的連續(xù)性方程、運(yùn)動方程、動量方程為基礎(chǔ)，列出了采空區(qū)瓦斯?jié)B流的數(shù)學(xué)模型，并給出了兩類邊界條件。對曉明煤礦的N2413回采工作面采空區(qū)瓦斯?jié)舛确植家?guī)律進(jìn)行了實(shí)際測量，運(yùn)用FLUENT軟