采空区围岩空隙结构与瓦斯流动规律的研究

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1、致谢本文是在导师刘向峰教授的悉心指导下完成的，刘老师敬业的科研精神和严谨的治学态度，对我的无私关心和帮助，都给了我积极的影响。他对待理论研究严谨并不刻板、鼓励创新的方式给了我很大的发挥空间，在此，衷心地感谢我的导师刘向峰教授！我深深地感谢两年多来在基础课学习期间和工作上，力学与工程学院及研究生学院各位老师给予我的指导和帮助。在此我还要特别感谢王来贵教授，他给了我们学习的高效平台，感谢王老师在我研究生阶段在学习和工作上对我的指引和帮助。感谢孟凡英老师在流体力学课上对我们基础知识的加固，使得我对自己的论文框架和主体有很清晰的认识。感谢师兄师姐的热情帮助和

2、鼓励，感谢同博导室的和我一起奋斗论文的“战友”，她们的存在是伴我成功的不可或缺的重要力量，感谢同寝室的姐妹们的支持和体贴，319和217的姐妹们拼成了我坚强的后盾，我爱你们！感谢我的家人，时时的关心和嘱托是我一直以来努力冲刺的“加油站”，正是家人的激励使我有信心走到今天，感谢无法言表！最后，向所有关心、帮助和支持过我的老师、同学和朋友们以及某些潜在的激励表示衷心的感谢!摘要为了更加准确的认识和总结采空区瓦斯流动的规律，加深对孔隙、裂隙结构的演化规律的研究，研究孔隙、裂隙结构的演化规律与渗流的联系，论文主要陈述了大量的文献资料内容，运用岩石力学、分形岩

3、石力学、渗流力学、断裂力学、有限元分析等交叉学科的理论，推导了公式的新形式以及某些公式的延伸，采用理论推导与数值模拟相结合的方法，用FLUENT软件模拟采空区在加与未加高抽巷的情况下瓦斯流动规律，让以往的有关采空区瓦斯流动规律的经验认识和文字总结在一种新的形势下得到数值体现。论文主要得到以下几点结论：1．给出了裂隙分维与临界破坏应力的关系；推出了应力波影响下裂隙扩展加速度公式，还给出了转角形式的裂隙动态断裂准则；导出了由裂隙集度或裂隙分形维数表示的渗透系数的表达式；采用平行裂隙渗流的立方定律推导裂隙中气体流动渗透系数的表达式；由瓦斯气体分子扩散通量表

4、达式推导了有风流（非静止）条件下的瓦斯扩散特性。2．用瓦斯含量的抛物线型表达式重新推导了多孔介质有效应力原理及煤岩膨胀应力和膨胀线应变公式；用瓦斯含量的抛物线型表达式重新给出了多孔介质流固耦合的渗流场方程。3．对钻孔周围煤体中瓦斯流入钻孔的总流量计算公式进行了积分最后求解。4．模拟了加与未加高抽巷的采空区瓦斯流动规律，并分析了与实际情况相符和出现偏差的原因。关键词：采空区；瓦斯；裂隙；多孔介质；渗流-I-AbstractForthemoreaccurateunderstandingandsummarizingthelawofgasflowincoal

5、goaf,deepeningourunderstandingofthelawofevolutionofthestructureofporeandfractures,studyingthecontactoftransfusionandtheabove,thepaperstatedtheextensivecontentofliteraturematerial,usedtherockmechanicsfractalrockmechanicsmechanicsoffluidsinporousmediafracturemechanicsfiniteel

6、ementanalysisandsomeothertheoryofcrosssubject,anddeducedtheformulainthenewformsortheextensionofcertainformula,adoptedthemethodofcombiningofthetheoreticalderivationandnumericalsimulation,simulatedthelawofgasflowincoalgoafundertheconditionofaddinghighlylocateddrainageroadwayornot

7、withthesoftwareofFLUENT,lettheexperienceknownandsummaryincharacterofitinthepastcanhaveanumericalexpressioninanewsituation.Thepapermainlygetthefollowingconclusions:1.Itgavetherelationshipbetweenthefractaldimensionandthecriticaldamagestress;deducedtheformulaofthecrackgrowthaccele

8、rationundertheinfluenceofstresswave,andgavethedynamicf