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.pdf

1、煤層瓦斯的賦存和流動(dòng)是一個(gè)復(fù)雜的問題。由于實(shí)際煤礦開采中煤體所處物理環(huán)境的復(fù)雜性，很難詳細(xì)分析瓦斯在其中的流動(dòng)狀態(tài)。本文以實(shí)驗(yàn)所測煤體參數(shù)為基礎(chǔ)，運(yùn)用 ANSYS有限元軟件對工作面前方煤體瓦斯?jié)B流場進(jìn)行了數(shù)值模擬，探討了在瓦斯壓力和采動(dòng)應(yīng)力的影響下，瓦斯?jié)B流場在煤體的分布特點(diǎn)，以及瓦斯壓力和采動(dòng)應(yīng)力對滲流特性的作用特點(diǎn)。
　　運(yùn)用 ANSYS有限元軟件對煤層進(jìn)行了滲流場和采動(dòng)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

2、論與熱傳導(dǎo)理論進(jìn)行比較，確定 ANSYS熱分析功能對瓦斯?jié)B流進(jìn)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(dòng)應(yīng)力的單因素影響下的瓦斯?jié)B流，進(jìn)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(jìn)行模擬分析，得出瓦斯壓力影響下的滲流場，同時(shí)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(diǎn)；模擬回采區(qū)域煤巖采動(dòng)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(dòng)煤層的

3、滲透率分布，并以此為模擬參數(shù)進(jìn)行煤體的滲流模擬。
　　模擬結(jié)果顯示，瓦斯壓力和采動(dòng)應(yīng)力對瓦斯?jié)B流都有促進(jìn)作用，可降低工作面煤壁附近煤體的瓦斯壓力，通過分析工作面瓦斯?jié)B流速度，也可得出瓦斯涌出速度和涌出量。但在工作面暴露初期，由于采動(dòng)影響造成煤體應(yīng)力分布不均，煤體膨脹卸載，從而引起滲透率發(fā)生不規(guī)則變化，導(dǎo)致煤體瓦斯?jié)B流極不穩(wěn)定，并依此進(jìn)行了瓦斯壓力、采動(dòng)應(yīng)力對煤與瓦斯突出的影響分析。
　　通過建立煤層物理模型，可以進(jìn)行一系列的