【英文题名】
Analysis on the Interrelation between Strata Behaviors and Gas Emission Based on Dynamics of Solid-fluid Coupled System
【作者】
黄伟 ;
【导师】
陈占清 ;
【学位授予单位】
中国矿业大学 ;
【学科专业名称】
工程力学
【学位年度】
2011
【论文级别】
博士
【网络出版投稿人】
中国矿业大学
【网络出版投稿时间】
2011-07-14
【基金】
国家重点基础研究发展计划;国家自然科学;
【关键词】
矿压显现 ;
瓦斯涌出 ;
流固耦合 ;
动力学模型 ;
相关性分析 ;
FORTRAN编程 ;
【英文关键词】
strata behaviors ;
gas emission ;
fluid-solid coupling ;
dynamic model ;
correlation analysis ;
FORTRAN programming ;
【中文摘要】
煤炭生产实践表明,采场矿压显现与瓦斯涌出存在着相关性。煤炭开采后,煤岩变形破坏,应力将在煤层及围岩中重新分布,造成煤中瓦斯的吸附、渗流、扩散特性的变化,影响着瓦斯在其中的迁移流动;反过来,瓦斯的不断涌出,造成煤岩骨架位移和应力的变化。因而,矿压显现和瓦斯涌出相互关联的原因在于应力作用下煤层及其围岩变形与瓦斯运移间的相互耦合作用。本论文基于流固耦合系统动力学理论,采用实验室试验、理论分析、数值模拟、现场观测等方法,将煤炭开采时的矿压显现特征、煤岩层移动及瓦斯运移有机结合起来,研究煤层、围岩与瓦斯流固耦合系统动力学行为,揭示了采场围岩矿压显现与瓦斯涌出的规律以及两者之间的相关性。论文主要研究内容及成果如下:
(1)对采自现场的煤岩样进行了拉、压强度试验、全应力应变渗透特性试验以及破碎煤岩样的渗透试验,并测定了煤样的吸附常数。煤岩全应力应变渗透试验表明,渗透率峰值“滞后”于应力峰值,渗透率的最高值点位于峰后软化段,并随围压的增大而减小;破碎煤岩样渗透试验结果表明,渗透率与孔隙度的关系可以用幂函数来拟合。
(2)建立了一种考虑采空区部分充填和采面支架作用的岩层(煤层)变形—瓦斯运移耦合系统动力学模型,...
【英文摘要】
Practice of coal production has shown that there is a close interrelation between strata behaviors and gas emission at mining face. When coal is excavated, the deformation of coal seam and surrounding rock occurs, and stress will re-distribute. So coal mining changes the gas adsorption, seepage and diffusion properties in coal seam, which affects the migration of gas in coal and surrounding rock. In turn, the continuous emission of gas changes effective stress and displacement in coal or rock matrix. Theref...
【更新日期】
2011-07-27
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