【摘 要】
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运用多相渗流力学、煤岩体介质变形与瓦斯赋存及流动理论、渗流耦合理论和多孔介质流体力学等基础理论知识,建立了考虑煤岩体介质非均匀的力学性质、压力水作用下煤体致裂过
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运用多相渗流力学、煤岩体介质变形与瓦斯赋存及流动理论、渗流耦合理论和多孔介质流体力学等基础理论知识,建立了考虑煤岩体介质非均匀的力学性质、压力水作用下煤体致裂过程中其透气性的非线性变化特征及煤岩固体、液态水及气态瓦斯三相流固耦合作用的数学模型。给出了基于FEPG软件的耦合模型数值求解方法和计算过程,并编制相应的程序文件。以两淮矿区祁南煤矿344工作面的水力压挤过程为研究对象,利用考虑煤体弹性模量、孔隙率、均质度、透气性系数、泊松比及渗透率等力学参数的三相流固耦合数值模型,对该采煤工作面实施水力压挤技术措施后影响煤体破裂及瓦斯挤排效果的主要技术参数:注水压力、注水时间和封孔深度进行了数值模拟。模拟结果显示:随着注水时间的推进,煤体逐渐损伤并被破坏,裂隙结构面系统进一步扩展、延伸,煤体渗透能力大大提高;高压水体将煤体致裂并使煤体向采煤工作面方向产生一定的位移,提高了煤体卸压带宽度,降低了靠近煤壁一定范围的煤体应力,部分煤体逐渐由弹性进入塑性。通过分析模拟结果,优化出了344工作面合理的水力压挤技术参数值。现场试验与数值模拟结果比较吻合,证明了模拟结果的正确性,也有力的说明了模型的可靠性与稳定性。利用该数学模型可以为煤矿水力压挤技术参数提供现场试验依据,大大节省人力物力,提高生产效率。
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