【摘 要】
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我国是一个煤炭资源大国,也是煤矿事故频发的国家。瓦斯事故在煤矿事故中所占比例最大、防治最难。随着煤矿开采深度的增加,瓦斯事故的防治难度也逐渐增大,重大瓦斯事故尚未得到
【出 处】
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中国煤炭科学研究总院 煤炭科学研究总院
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我国是一个煤炭资源大国,也是煤矿事故频发的国家。瓦斯事故在煤矿事故中所占比例最大、防治最难。随着煤矿开采深度的增加,瓦斯事故的防治难度也逐渐增大,重大瓦斯事故尚未得到有效遏制。瓦斯抽采是防治瓦斯事故的有效措施,然而,我国煤层的低透气性大大限制了煤矿瓦斯的抽采效率,严重影响了煤矿的安全生产。若能实现对煤层瓦斯的强化抽采,不仅有利于保障煤矿的安全生产,而且还可以促进清洁能源的有效开采。 本文以理论研究、实验研究和数值分析为研究手段,建立了煤层注热条件下的热-流-固多物理场耦合模型,完成了考虑温度影响下的煤样渗流规律的实验室实验,模拟了煤层注热对煤层瓦斯抽采效果的影响规律。主要研究内容及成果如下: (1)在基本假设条件下,基于Warren-Root几何模型和弹性力学、传热学等理论,建立了煤层注热条件的热-流-固多物理场耦合模型,并给出了相应的定解条件。 (2)基于达西定律理论,在实验室进行了考虑温度影响下的煤样渗流变化规律实验,得到了煤样在保持原岩应力条件下,外界温度及气体孔隙压力共同作用的煤样渗流变化规律。实验表明:随着煤样温度的升高,煤样渗透率呈降、升、降、升的趋势。 (3)利用多物理场耦合模拟软件,对煤层注热耦合模型进行了数值模拟,分析了煤层注热对煤层瓦斯抽采的影响规律;以井筒揭煤为例对煤层注热强化抽采进行了数值模拟,结果表明:煤层注热有利于瓦斯的强化抽采。
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