煤層采掘過程瓦斯流動耦合模擬研究.pdf

1、煤層采掘過程容易引發(fā)煤與瓦斯突出等嚴重自然災害。在前人研究成就基礎上，本文深入研究了煤層采掘過程中的煤體結構變形與煤層瓦斯流動間的耦合特征，這對于正確掌握煤層采掘過程可能引發(fā)的瓦斯突出規(guī)律，對于減少、預測和防治瓦斯災害事故等，均具有重要意義。
　　本文首先簡述了煤層采掘過程引發(fā)的煤體結構變形特征以及瓦斯在變形煤體內的滲流流動特征；在此基礎上，建立了煤體結構變形應力場與瓦斯流動滲流場之間的多場耦合數(shù)學模型；利用大型仿真模擬軟件，模擬

2、得出了煤層采掘過程中煤體結構應力場、瓦斯流動滲流場相互耦合的煤體應力、瓦斯壓力、位移與瓦斯流速的分布特征與分布規(guī)律。最后，利用模型算例進行了驗證分析。算例驗證結果表明，本文所建立的多物場耦合模型是合理的，模擬計算結果與現(xiàn)場實際情況符合程度高，結果具有滿意的可信度。
　　本文第4章的煤層采掘過程細觀瓦斯流動多物場耦合模擬結果表明：（1）在煤巷掘進過程中的不同時段，煤體結構變形的應力值先是在巷幫兩側出現(xiàn)了具有對稱特征的卸壓低壓區(qū)，兩側

3、向里則相似呈現(xiàn)應力集中峰值，然后垂向應力逐漸隨距煤壁距離的增大而減小，并在煤層深部趨于穩(wěn)定；（2）瓦斯壓力則可受到煤層初始瓦斯壓力、煤層滲透率、煤體變形應力的共同作用與影響，且隨距煤壁的距離呈現(xiàn)非線性分布，并最終在煤層深部趨于穩(wěn)定；（3）瓦斯?jié)B流速度隨距離采掘面距離的變化而變化，且同一點的流速在不同時刻又受地應力、瓦斯壓力的顯著耦合影響。
　　本文第5章的算例模擬分析結果表明：（1）煤層掘進工作面開采位置延伸后，由于應力狀態(tài)不同和