回采工作面前方煤體瓦斯?jié)B流—涌出特性數(shù)值模擬研究
發(fā)布時間:2024-07-07 04:00
煤層瓦斯的賦存和流動是一個復(fù)雜的問題。由于實際煤礦開采中煤體所處物理環(huán)境的復(fù)雜性,很難詳細分析瓦斯在其中的流動狀態(tài)。本文以實驗所測煤體參數(shù)為基礎(chǔ),運用ANSYS有限元軟件對工作面前方煤體瓦斯?jié)B流場進行了數(shù)值模擬,探討了在瓦斯壓力和采動應(yīng)力的影響下,瓦斯?jié)B流場在煤體的分布特點,以及瓦斯壓力和采動應(yīng)力對滲流特性的作用特點。 運用ANSYS有限元軟件對煤層進行了滲流場和采動應(yīng)力場的數(shù)值模擬。通過推導(dǎo)瓦斯?jié)B流控制方程,對瓦斯?jié)B流理論與熱傳導(dǎo)理論進行比較,確定ANSYS熱分析功能對瓦斯?jié)B流進行模擬分析的可行性,以及相關(guān)參數(shù)邊界的轉(zhuǎn)換方式,并對滲透率分別在瓦斯壓力和采動應(yīng)力的單因素影響下的瓦斯?jié)B流,進行了數(shù)值模擬分析。將煤樣的瓦斯壓力—滲透率對應(yīng)關(guān)系通過參數(shù)非線性定義的功能,代入模型進行模擬分析,得出瓦斯壓力影響下的滲流場,同時對比無影響的瓦斯?jié)B流場,得出瓦斯壓力對滲流過程的影響特點;模擬回采區(qū)域煤巖采動應(yīng)力場,根據(jù)煤體膨脹率和有效應(yīng)力—滲透率關(guān)系,分析采動煤層的滲透率分布,并以此為模擬參數(shù)進行煤體的滲流模擬。 模擬結(jié)果顯示,瓦斯壓力和采動應(yīng)力對瓦斯?jié)B流都有促進作用,可降低工作面煤壁附近煤體的瓦斯...
【文章頁數(shù)】:78 頁
【學位級別】:碩士
【部分圖文】:
本文編號:4003122
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圖1.1工作面前方瓦斯壓力、透氣系數(shù)、煤體應(yīng)力示意圖
1—卸壓區(qū)2—集中應(yīng)力區(qū)3—常壓區(qū)圖1.1工作面前方瓦斯壓力、透氣系數(shù)、煤體應(yīng)力示意圖.1Schemeofgaspressure,breathablecoefficient,coalbodystressinthefrontofworkin前,瓦....
圖1.2研究技術(shù)路線
圖1.2研究技術(shù)路線Fig.1.2Researchtechnologyroute
圖2.1直角坐標控制體元
固定在空間上的一個確定的、形狀任意的三維封閉體積作為始終保持不變?刂企w單元大小任意,可以非常小,或者有體的形狀也不會影響計算所得的方程。對于確定了的控制體外流體的注入或滲失等情形,在給定時間段內(nèi)質(zhì)量守恒定律示:單元流體質(zhì)量—流出單元流體質(zhì)量=單元內(nèi)流體質(zhì)量增量。
圖3.1壁式采煤法示意圖
熱傳導(dǎo)瓦斯?jié)B流場溫度T瓦斯壓力PMPa熱通量dndTqKr=滲流速度xPvK=m/s熱梯度dndT壓力梯度xPMPa/m3.4滲流算例3.4.1有限元模型建立隨著采煤機械化程度不斷提高以及大型采煤機的應(yīng)用,確定了以壁式采煤為主,兼容其他采煤方式的煤炭....
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