低滲透煤層瓦斯流固耦合理論的研究

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1、太原理工大學(xué)碩士學(xué)位論文低滲透煤層瓦斯流固耦合理論的研究姓名：張峰光申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別：碩士專業(yè)：安全技術(shù)及工程指導(dǎo)教師：郭勇義20070501太原理工大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文低滲透煤層瓦斯流固耦合理論的研究摘要煤層瓦斯是在煤的形成過程中生成并賦存于煤層及煤系地層的一種天然氣。它的存在對(duì)煤礦的安全生產(chǎn)構(gòu)成了極大危害，已造成了多次重大傷亡事故。瓦斯抽放是預(yù)防瓦斯災(zāi)害的有效方法之一，但是隨著煤層開采深度的增加，煤層透氣性隨之減小，從而影響了煤層瓦斯的抽放率和瓦斯抽放效果。因此，解決低滲透煤層的瓦斯抽放己成為確

2、保煤礦安全生產(chǎn)、提高生產(chǎn)效率的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人類對(duì)能源需求的增大，煤層氣資源的開發(fā)與利用也日益倍受關(guān)注，因此研究低滲透煤層的瓦斯流固耦合理論具有重要的社會(huì)價(jià)值和經(jīng)濟(jì)效益。本文首先對(duì)煤層瓦斯的地質(zhì)特征及儲(chǔ)存特征進(jìn)行了概述，為耦合物性參數(shù)和煤巖有效應(yīng)力的分析研究與建立煤層瓦斯流固耦合滲流模型提供了依據(jù)。然后在考慮低滲透煤層啟動(dòng)壓力梯度的影響下，通過對(duì)瓦斯和水在煤巖孔裂隙中滲流規(guī)律的分析，建立了反映滲流過程的低滲透雙重介質(zhì)氣一水兩相流流固耦合模型。并利用有限差分法和有限元法對(duì)耦合方程進(jìn)行

3、了離散處理。最后編制計(jì)算機(jī)程序，以巷道鉆孔瓦斯流動(dòng)為例進(jìn)行計(jì)算，并和未考慮耦合效應(yīng)的滲流模型的模擬結(jié)果進(jìn)行了比較分析，證明了流固耦合效應(yīng)對(duì)煤層氣滲流的影響。關(guān)鍵詞：瓦斯，低滲透，啟動(dòng)壓力梯度，流固耦合太原理工大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文THESTUDY0FFLUID．SOLIDCOUPLINGTHEORYoFCOALBEDM[ETHANEINLoWPERMEABILITYRESERVOI】王ABSTRACTCoal—bedgasisasortofnaturegaswhichliesincoal-beda

4、ndappearsinthecourseofformingofthecoal．Coal·bedgasisharmfultosafetyproductioninmining,andmakesalotofgiantaccidents．Itisconsideredthatthegaspre-drainagemeasureincoalseamisoneofthemosteffectivemethodtopreventthegasdisaster．Withthedepthofcoalseanlincreas

5、e，thepermeabilitydecrease．Consequentlyitaffectsthedrainagerateandefficiency．Soitbecomesthekeylinksolvingthegasdrainageinlow—permeablecoalseamstoinsureincoalminesecurityandenhanceproductionefficiency．、Ⅳimthedevelopmentofsocietyeconomyandtherequirementa

6、ggrandizementforenergysources，thegassourceexploitationanditsusingbecomemoreandmoreaaention．Soithasimportantsocietyvalueandeconomyefficiencytohavetheresearchoffluid—solidcouplinginlow-permeabilitycoalseams．Inthispaper，thestoragecharacteristicofthecoals

7、eamandmechanicalpropertiesofgas—filledcoalisintroducedfirstly,asoffersthebasisofthestudyII太原理工大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文ofphysicalparameterandeffectivestressofcoalandthefoundationofthemathematicalmodeloffluid—solidcouplingofcoal—bedgas．Inaddition，thefluid-solidcoupl

8、ingmodelwhichrelatedtotheseepagecourseinlowpermeabledual·porousmediumisfoundedbyanalyzingthelawofseepageofgasandwaterwhichflowincoalandconsideringtheeffectofthresholdpressuregradient．Finally,themathematicalmodeloffluid-solidcouplingissolvedwit