低渗透煤与瓦斯的固-气动态耦合模型及数值模拟  

Research on a dynamically coupled deformation and gas flow model applied to low-permeability coal

作　　者：胡国忠[1] 许家林[1] 王宏图[2] 晋智毅[1] 吴仁伦[1] 

机构地区：[1]中国矿业大学矿业工程学院煤炭资源与安全开采国家重点实验室,江苏徐州221116 [2]重庆大学西南资源开发及环境灾害控制工程教育部重点实验室,重庆400030

出　　处：《中国矿业大学学报》2011年第1期1-6,共6页Journal of China University of Mining & Technology

基　　金：国家自然科学基金项目(50834005;50774106;50621403);煤炭资源与安全开采国家重点实验室项目(SKLCRSM08X05);中国矿业大学青年科研基金项目(2009A003);中国矿业大学青年教师"启航计划"项目

摘　　要：为了解低渗透煤体的瓦斯渗流机理,开展了低渗透煤体的变形与瓦斯渗流的相互作用规律研究.根据低渗透煤体的瓦斯渗流特性,确定了煤体渗透率的动态变化模型;通过建立煤层瓦斯渗流方程与煤体的变形场方程,引入煤体孔隙率的动态变化模型,定义了研究问题的初始及边界条件,推导得到了低渗透煤与瓦斯的固-气动态耦合模型.针对含瓦斯煤体试件的定解条件和模型参数,进行了耦合模型的数值模拟研究.结果表明:数值模拟预测的瓦斯渗透速度,与试验的实测结果吻合较好,且随着煤体渗透率减小,模拟结果更逼近实测结果,其最小误差为0.9%.The correlation between deformation and methane gas flow in low permeability coal was studied.A dynamically varied permeability model linking the characteristic of gas flow in low-permeability coal was derived.Methane gas seepage is predicted from the dynamically coupled deformation and gas flow model founded by the dynamically varied porosity,gas seepage equation and the controlling equations of deformation of the coal.Initial values and boundary conditions for the model were determined.Numerical simulations using this model were done to predict the gas flow behavior of a gassy coal sample.The results show gas flow predictions correspond to the test results from the sample.Lower permeability give closer agreement to the test results： The minimum error is 0.9%.

关 键 词：采矿工程 低渗透煤体 煤体变形 瓦斯渗流 动态耦合 

分 类 号：TD712[矿业工程—矿井通风与安全]