掘進巷道煤與瓦斯突出數(shù)值模擬研究.pdf

1、煤與瓦斯突出是一種極為復雜的礦井動力災害。整個發(fā)生過程涉及吸附解吸動力學、構(gòu)造動力學、瓦斯煤巖體兩相耦合的災害動力學、滲流動力學、地球物理學等多學科領域。國內(nèi)外學者對煤與瓦斯突出過程機理進行了大量的研究，但是仍舊不能滿足對煤與瓦斯突出預防與控制的要求。近年來，隨著礦井開采深度不斷增加，礦井溫度隨之提高，溫度已成為煤與瓦斯突出機理研究中不可忽視的一個因素。因此，在煤與瓦斯突出演化過程模擬研究中需要考慮溫度。本文建立了煤與瓦斯突出孕育過程的

2、熱-流-固耦合模型，根據(jù)某高瓦斯礦井實測參數(shù)，運用耦合軟件COMSOL Multiphics與真實破壞過程分析軟件RFPA（Realistic Failure Process Analysis）對煤與瓦斯突出發(fā)生過程進行模擬研究，模擬得出整個發(fā)生過程中各參數(shù)的變化規(guī)律及煤巖破裂過程本文主要研究內(nèi)容:
　　(1)系統(tǒng)分析了煤與瓦斯突出機理及影響因素;提出煤與瓦斯突出孕育過程中煤巖孔隙率、滲透率動態(tài)方程及熱-流-固耦合模型基本數(shù)學假設

3、，建立相應動態(tài)方程;
　　(2)根據(jù)某高瓦斯礦井巖層實測參數(shù)及掘進巷道幾何斷面尺寸，運用三維建模軟件Solidworks建立相應的幾何模型，與數(shù)值模擬軟件COMSOL Multiphysics同步鏈接。
　　(3)建立高瓦斯礦井煤與瓦斯突出孕育過程熱-流-固耦合模型，運用COMSOLMultiphysics結(jié)合MATLAB進行數(shù)值模擬，得巷道掘進后一段時間內(nèi)圍巖孔隙率、滲透率、瓦斯壓力、瓦斯流動速度等參數(shù)演化圖。
　　

4、(4)煤與瓦斯突出之前有放炮作業(yè)等擾動;將這種擾動以外界動載荷的形式加載于真實破壞過程分析模型中，運用RFPA軟件對煤與瓦斯突出過程進行數(shù)值模擬，得出了煤與瓦斯突出發(fā)生過程中煤巖破裂演化過程模擬圖。
　　本文數(shù)值模擬針對于某高瓦斯礦井巖層特征及梯形巷道斷面方式，整個模擬過程系統(tǒng)反應了煤與瓦斯突出發(fā)生整個過程，模擬結(jié)果對煤與瓦斯突出防治理論研究有一定指導意義;分析得出各參數(shù)演化規(guī)律對煤與瓦斯突出預防與控制具有一定的理論價值和應用價值