地面井抽采晋城单一煤层采动区煤层气气固耦合模型及其应用

来源 :煤炭科学研究总院 | 被引量 : 0次 | 上传用户:glei66
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我国的煤矿瓦斯事故依旧严重,瓦斯抽采是防治瓦斯事故的根本措施;而瓦斯(煤层气)又是一种高效、清洁的能源,煤层气资源的开发和利用将是对常规能源的有益补充。煤矿采动影响区地面煤层气抽采效果与采动影响下的煤层应力状态、渗透性、煤层瓦斯流动特性之间具有密切联系,因此研究采动影响下煤层瓦斯渗流规律及采动影响对地面井抽采的影响效应对采动影响区煤层气开发有着重要意义。针对采动影响区地面煤层气抽采这一工程需要,本文主要进行以下研究工作:  (1)在弹性基础梁理论基础上对单一煤层回采工作面前方以支承压力为主的采动应力进行分析,获得工作面前方“横三区”的区域范围,并利用FLAC3D数值软件模拟分析了支承压力分布与演化规律;  (2)基于采动煤岩体的弹塑性本构方程、动态的孔隙度、渗透率模型、瓦斯流动的达西定理和扩散菲克定律等建立了地面井抽采条件下煤层采动区煤层变形和瓦斯运移的气固耦合动力学模型,该模型考虑了煤层变形以及瓦斯气体的吸附、解吸、扩散、渗流过程的耦合作用,为采动影响区煤层地面井煤层气抽采提供理论依据;  (3)利用COMSOL Multiphy多物理场数值软件对建立的气固耦合模型进行数值求解。分析了影响地面井抽采效果因素和单一煤层开采工作面前方特定位置地面井抽采影响下煤层瓦斯压力和工作面瓦斯涌出分布特征。  (4)结合晋城成庄矿采动影响区地面井煤层气抽采工程实例,确定了采动影响对地面井抽采效果的作用,证明了模型及规律的合理性和正确性。
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