隧道开挖中瓦斯渗流数值模拟及灾害防治研究

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1、万方数据中图分类号UDCTD235622硕士学位论文学校代码』533密级公开隧道开挖中瓦斯渗流数值模拟及灾害防治研究StudyofGasSeepageNumericalSimulationandDisastersPreventionduringTunnelExcavation作者姓名：学科专业：研究方向：学院(系、所)：指导教师：崔朋波矿业工程安全技术及工程资源与安全工程学院刘敦文教授论文答辩日期丝!竺：皇19答辩委员会主席壬丛兰兰p中南大学2014年5月万方数据学位论文原创性声明本人郑重声明，所呈交的学位论文是本人在导

2、师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了论文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中南大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我共同工作的同志对本研究所作的贡献均己在论文中作了明确的说明。申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。＼、作者签名：乙乏蔓4固e整日期：巡年』月2五作者签名：禾懈日期：巡年』月堕日学位论文版权使用授权书本学位论文作者和指导教师完全了解中南大学有关保留、使用学位论文的规定：即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交

3、学位论文的复印件和电子版；本人允许本学位论文被查阅和借阅；学校可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用复印、缩印或其它手段保存和汇编本学位论文。保密论文待解密后适应本声明。储虢妇；良日期：巡年上月彳导师签名：日期：趔缉且面万方数据硕士学位论文摘要隧道开挖中瓦斯渗流数值模拟及灾害防治研究摘要：隧道瓦斯灾害为隧道的建设施工带来了极大的危险性，造成了极大的生命财产损失和恶劣的社会影响。隧道瓦斯灾害的发生多是由于开挖活动引起煤岩裂隙结构发生改变，煤岩内的瓦斯气体向外释放而引起的，因此，研究隧道开挖过程中的

4、瓦斯渗流规律对隧道瓦斯灾害的防治，具有重要的理论意义和工程应用价值。本文根据含瓦斯煤岩的孔裂隙结构特征及瓦斯扩散与流动相关理论，构建了煤岩应力场和瓦斯渗流场的气固耦合模型，利用多物理场耦合分析软件对隧道开挖过程中煤层的瓦斯渗流进行了模拟分析，并结合现有研究和工程经验，提出了隧道瓦斯灾害防治措施，主要研究成果如下：(1)通过对含瓦斯煤岩的应力分析和瓦斯流动理论分析，建立了煤岩瓦斯气固耦合模型。(2)利用多物理场耦合分析软件建立模型，并对隧道开挖过程中的煤岩瓦斯渗流进行模拟，获得了开挖过程中瓦斯压力、瓦斯含量和瓦斯流速的变化

5、规律。通过改变边界条件和初始瓦斯压力，模拟了隧道埋深和初始瓦斯压力对瓦斯渗流的影响，并通过模拟不同揭煤长度时的瓦斯渗流规律，分析了揭煤长度对煤层中瓦斯渗流的影响。(3)通过分析影响瓦斯灾害发生的几个因素和工程实际情况，结合模拟分析结果，提出了隧道瓦斯灾害防治的施工处治措施和工程结构处治措施。图46幅，表14个，参考文献89篇。关键词：瓦斯隧道开挖；气固耦合；数值模拟；渗流；瓦斯防治分类号：TD235万方数据硕士学位论文AbstractStudyofGasSeepageNumericalSimulationandDisas

6、tersPreventionduringTunnelExcavationAbstract：Gasdisastersbringgreatdangerinthetunnelconstruction，causegreatlossoflivesandpropertyandbadsocialinfluence．Tunnelexcavationchangesthefracturestructureofcoal，thengasdisastersoccurwiththereleaseofgas．Sothestudyofgasmigrat

7、ionlawduringtunnelexcavationprocesshasanimportanttheoreticalandengineeringguidingroleinpreventionandcontrolofgasdisasters．Basedonthecoal’Sfracturedstructurefeaturesandgasdiffusionandflowtheory,agas—solidcoupledmodelwassetupinthisthesis．Thenwithsoftware，gasmigrati

8、oninthecoalseamduringtunnelexcavationwassimulatedandanalyzed．Combinedwithexistingresearchandengineeringexperience，thepreventionandcontrolmeasuresoftunnelgasdis