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温度影响下钻孔预抽本煤层瓦斯数值模拟及应用

作　者: 何真培
导　师: 李树刚
学　校: 西安科技大学
专　业: 安全技术及工程
关键词: 非等温 本煤层 钻孔预抽瓦斯 数值模拟
分类号: TD712
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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引　用: 1次
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内容摘要


本文以煤层瓦斯赋存与流动的基本定律以及煤层导热微分方程为基础,根据流体在多孔介质中的守恒定律,以钻孔周围煤层温度场和瓦斯渗流场为研究对象,建立了等温、非等温条件下钻孔周围煤层瓦斯非稳定流动数学模型。运用Matlab软件编程开发了钻孔瓦斯抽放模拟软件,对等温、非等温条件下钻孔周围煤层瓦斯流动模型进行了模拟计算及图形绘制。为了便于用户进行对比分析,该软件除了可以求解钻孔周围煤层瓦斯流动数学模型外,还可以绘制钻孔瓦斯比流量、累计钻孔瓦斯抽放量、钻孔卸压区范围随时间的变化图以及钻孔周围煤层瓦斯压力分布、煤层温度分布等图形。本文以天池矿401工作面为试验现场,根据煤层及钻孔基础资料,运用所开发的钻孔瓦斯抽放模拟软件,对不同抽放条件下(等温或非等温,不同钻孔抽放负压、钻孔直径、抽放时间)累计钻孔瓦斯抽放量、钻孔瓦斯比流量、卸压区范围、钻孔周围煤层瓦斯压力及煤层温度等的变化情况进行了模拟分析,结合现场实际情况,得出了天池矿401工作面的最佳钻孔瓦斯抽放参数。

全文目录


摘要  3-4
ABSTRACT  4-7
1 绪论  7-17
  1.1 选题背景及研究意义  7-8
    1.1.1 选题背景  7-8
    1.1.2 课题研究的意义  8
  1.2 国内外瓦斯抽放发展及现状  8-15
    1.2.1 国外瓦斯抽放发展及现状  8-9
    1.2.2 我国瓦斯抽放发展及现状  9-11
    1.2.3 煤与瓦斯耦合研究现状  11-15
  1.3 研究内容及技术路线  15-17
    1.3.1 课题研究的内容  15
    1.3.2 技术路线  15-17
2 煤层瓦斯赋存与流动基本规律  17-24
  2.1 煤层瓦斯生成与赋存  17-20
    2.1.1 煤层瓦斯生成  17
    2.1.2 煤层瓦斯赋存状态及含量  17-19
    2.1.3 影响煤层瓦斯含量的因素  19-20
  2.2 瓦斯在煤层中流动的基本规律  20-23
  2.3 本章小结  23-24
3 煤层温度场与瓦斯渗流场耦合模型  24-46
  3.1 煤层温度场与瓦斯渗流场耦合模型的建立  24-32
    3.1.1 煤层温度场基本方程的建立  24-25
    3.1.2 瓦斯渗流场基本方程的建立  25-31
    3.1.3 煤层温度场与瓦斯渗流场之间的耦合关系  31
    3.1.4 煤层温度场与瓦斯渗流场的边界条件及初始条件  31-32
  3.2 煤层温度场与瓦斯渗流场耦合模型的求解  32-45
    3.2.1 瓦斯渗流场的泛函与离散  32-39
    3.2.2 温度场的泛函与离散  39-45
  3.3 本章小结  45-46
4 钻孔抽放煤层瓦斯数学模型及软件编制  46-69
  4.1 钻孔抽放煤层瓦斯数学模型的建立  46-52
    4.1.1 基本假设  46
    4.1.2 钻孔周围煤层瓦斯流动方程的建立  46-50
    4.1.3 定解条件的确定  50-52
  4.2 钻孔抽放煤层瓦斯数学模型的解算  52-57
    4.2.1 瓦斯流动模型的数值解法  52-56
    4.2.2 瓦斯比流量的计算  56
    4.2.3 数值解法的误差分析及控制  56-57
  4.3 基于Matlab 软件的程序编制  57-68
    4.3.1 Matlab 软件简介  57
    4.3.2 程序设计  57-68
    4.3.3 模拟结果分析  68
  4.4 本章小结  68-69
5 钻孔预抽本煤层瓦斯数值模拟分析工业性试验  69-81
  5.1 试验区概况  69-70
    5.1.1 矿井概况  69
    5.1.2 工作面概况  69-70
  5.2 钻孔预抽本煤层瓦斯钻孔布置方式  70-72
  5.3 钻孔预抽本煤层瓦斯试验  72-80
    5.3.1 抽放钻孔布置  72
    5.3.2 钻孔预抽本煤层瓦斯抽放参数的确定  72-79
    5.3.3 钻孔预抽本煤层瓦斯模拟结果分析  79-80
  5.4 本章小结  80-81
6 结论  81-83
  6.1 结论  81
  6.2 论文后续工作的展望  81-83
致谢  83-84
参考文献  84-91
附录  91-92

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中图分类: > 工业技术 > 矿业工程 > 矿山安全与劳动保护 > 矿井大气 > 矿井瓦斯
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