深部煤层群采动影响下瓦斯运移规律的数值模拟研究毕业论文

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1、深部煤层群采动影响下瓦斯运移规律的数值模拟研究毕业论文目录1绪论11.1课题研究的背景、目的及意义11.1.1课题的研究目的11.1.2研究深层采煤以及开采保护层的意义11.1.3研究瓦斯运移规律的意义21.2研究现状21.2.1深部煤层群开采研究现状21.2.2采动裂隙场的研究现状31.2.3煤与瓦斯流耦合的研究现状41.3课题研究内容及技术路线61.3.1研究内容61.3.2技术路线72煤层瓦斯的赋存与瓦斯渗流82.1煤体微结构分析82.2煤层瓦斯的赋存状态932.3流体在多孔介质中的运动方程——达西定律102.4煤层瓦斯运移的基本规律112.4

2、.1开采煤层中瓦斯的流动112.4.2邻近层与围岩中瓦斯流动122.4.3瓦斯在采空区涌出分析133煤层开采岩层移动及规律143.1采动覆岩运动规律143.1.1采动覆岩运动形式143.1.2覆岩采动裂隙动态分布规律153.1.3煤层开采岩层运移破坏的“三带”163.2关键层运动对邻近层瓦斯涌出的影响分析173.2.1关键层定义及判别173.2.2关键层及其运动183.2.3关键层运动对邻近层瓦斯涌出的影响分析193.3小结194采动影响下瓦斯运移的数学模型204.1基本假设204.2采动影响下瓦斯运移规律的数学模型205基于COMSOL的瓦斯运移规

3、律的数值模拟235.1数值方法简介及软件介绍235.1.1数值方法简介2335.1.2COMSOL软件简介235.1.3固气耦合方程及边界条件245.2模型的建立245.2.1工程概况245.2.2模型的设计原则255.2.3模型的基本参数255.2.4几何模型的确定255.2.5网格的划分265.3数值模拟模拟结果及计算结果分析275.3.1采动影响下覆岩裂隙发育模拟结果分析275.3.2卸压瓦斯运移规律模拟结果分析296结论与展望346.1结论346.2展望34参考文献36附录A38附录B513（论文）1绪论我国是世界上第一产煤大国，煤炭资源分布

4、极其广泛，储存条件变化很大，特别是高瓦斯、复杂地质条件的深部煤层的矿井安全问题尤为突出，严重影响了矿井的正常生产。随着煤炭的高度开采，瓦斯爆炸、煤与瓦斯突出等类似事故也频繁发生。迄今为止，瓦斯灾害依然是我国煤矿伤亡、损失最大以及发生最频繁的重大恶性事故，严重威胁着矿井的安全生产，并给煤矿企业带来沉重的经济负担。深部煤层群具有高瓦斯、低渗透性，开采且与单层煤开采不同的特点，不仅有上覆岩层的垮落还有下底板的瓦斯涌出。因此研究深部煤层群瓦斯运移规律尤为重要。了解瓦斯运移规律可以使开采深部煤层时更准确更安全。本文针对深部煤层群的特点，研究开采保护层的情况下瓦

5、斯的渗流规律。运用数值模拟方法模拟在开采保护层时采动影响下的上覆岩层的垮落变形及裂隙场的分布规律，包括开采保护层形成的“三带”以及裂隙与节理的分布规律，研究裂隙场的分布对被保护层的瓦斯卸压作用以及瓦斯赋存运移在裂隙场作用下的分布规律。模拟深部煤层群煤层开采情况下瓦斯渗流、煤层开采裂隙场之间的关系。1.1课题研究的背景、目的及意义1.1.1课题的研究目的深部煤层的开采具有高瓦斯、低渗透性等特点而且开采煤层群与开采单一煤层不同，开采煤层群不但会引起上覆岩层的垮落而且会引起下底板的瓦斯涌出。高瓦斯、复杂地质条件的深部煤层的矿井安全问题尤为突出，严重影响了矿

6、井的正常生产。然而，随着煤炭的高度开采、瓦斯爆炸、煤与瓦斯突出等类似事故也频繁发生。瓦斯的开发利用具有一举多得得功效，提高瓦斯事故防范水平，具有安全效应；有效减排温室气体，产生良好的环保效应；作为一种高效、洁净能源，商业化能产生巨大的经济效益。因此研究深部煤层群瓦斯运移规律既能维护安全生产又能准确定位瓦斯卸压值，为瓦斯抽采创造良好条件，创造经济价值。1.1.2研究深层采煤以及开采保护层的意义65（论文）深部煤层具有高瓦斯低透气性的特点。开采易造成采空坍塌。造成井下人与财产的巨大损失。随着开采规模扩大，地下采空区日见增多。地面塌陷区面积增加，直接威胁人

7、民生活和生产的发展。保护层开采的目的是利用矿山压力引起的岩层运动规律，使被保护层产生卸压膨胀变形释放弹性潜能。使煤体内瓦斯赋存状态被激活，煤层透气性增大，使瓦斯抽采成功成为可能。因此，岩层移动卸压是保护层开采后卸压瓦斯抽采的关键所在。1.1.3研究瓦斯运移规律的意义瓦斯在煤岩体中的运移规律理论从煤层瓦斯渗流规律、煤层瓦斯扩散理论、煤层瓦斯渗流—扩散规律、多物理场、多相煤岩瓦斯耦合规律以及煤层卸压瓦斯越流规律到采动裂隙带瓦斯运移规律的研究，在一定的简化假设下，其发展已经形成较为严密的理论体系，并在煤矿安全生产中起到了一定的作用。但由于瓦斯在煤岩体中的运

8、移规律是一个非常复杂的过程，受多种因素影响，各种理论有其一定的适用条件，且大部分的研究室集中于煤岩体在应力峰