低渗透煤层瓦斯流固耦合理论的研究

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1、太原理工大学硕士学位论文低渗透煤层瓦斯流固耦合理论的研究姓名：张峰光申请学位级别：硕士专业：安全技术及工程指导教师：郭勇义20070501太原理工大学硕士研究生学位论文低渗透煤层瓦斯流固耦合理论的研究摘要煤层瓦斯是在煤的形成过程中生成并赋存于煤层及煤系地层的一种天然气。它的存在对煤矿的安全生产构成了极大危害，已造成了多次重大伤亡事故。瓦斯抽放是预防瓦斯灾害的有效方法之一，但是随着煤层开采深度的增加，煤层透气性随之减小，从而影响了煤层瓦斯的抽放率和瓦斯抽放效果。因此，解决低渗透煤层的瓦斯抽放己成为确

2、保煤矿安全生产、提高生产效率的关键环节。随着社会经济的发展和人类对能源需求的增大，煤层气资源的开发与利用也日益倍受关注，因此研究低渗透煤层的瓦斯流固耦合理论具有重要的社会价值和经济效益。本文首先对煤层瓦斯的地质特征及储存特征进行了概述，为耦合物性参数和煤岩有效应力的分析研究与建立煤层瓦斯流固耦合渗流模型提供了依据。然后在考虑低渗透煤层启动压力梯度的影响下，通过对瓦斯和水在煤岩孔裂隙中渗流规律的分析，建立了反映渗流过程的低渗透双重介质气一水两相流流固耦合模型。并利用有限差分法和有限元法对耦合方程进行

3、了离散处理。最后编制计算机程序，以巷道钻孔瓦斯流动为例进行计算，并和未考虑耦合效应的渗流模型的模拟结果进行了比较分析，证明了流固耦合效应对煤层气渗流的影响。关键词：瓦斯，低渗透，启动压力梯度，流固耦合太原理工大学硕士研究生学位论文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太原理工大学硕士研究生学位论文ofphysicalparameterandeffectivestressofcoalandthefoundationofthemathematicalmodeloffluid—solidcouplingofcoal—bedgas．Inaddition，thefluid-solidcoupl

8、ingmodelwhichrelatedtotheseepagecourseinlowpermeabledual·porousmediumisfoundedbyanalyzingthelawofseepageofgasandwaterwhichflowincoalandconsideringtheeffectofthresholdpressuregradient．Finally,themathematicalmodeloffluid-solidcouplingissolvedwit