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一直以来,煤矿瓦斯事故都是制约煤矿安全生产的一个重要因素,因此研究井下煤壁瓦斯的涌出规律,对于煤矿正常生产有着十分重要的意义。本文主要采用数值模拟的方法研究了井下固定煤壁的瓦斯的涌出规律。
本文首先以含瓦斯煤岩为研究对象,基于弹性力学及破坏理论,考虑了瓦斯和煤岩的耦合关系,并吸收了近年来细观力学的成果,建立了描述含瓦斯煤岩的非均匀弹脆性破坏模型。基于FEPG软件平台,编制了相应的有限元程序。模拟了含气煤岩在有围压条件下的应力应变关系,并与已有的实验结果进行了对比。结果证明用非均匀弹脆性破坏模型来描述含气煤岩是可行的,同时也验证了程序是可靠的。对井下固定煤壁的瓦斯涌出的问题做了量纲分析,并对实验室原有程序进行了必要的修改,就固定煤壁瓦斯涌出进行数值模拟。在此基础上,将井下煤壁瓦斯涌出实测数据与已得的计算曲线比较,便可推测出实际煤体的原始瓦斯压力、渗透率等特征参数,进而可预测该煤矿现场的瓦斯赋存参数及工作面瓦斯涌出量。本文预测煤壁瓦斯涌出的方法,与石油测井中的方法类似,可用数值方法反演实验区域的瓦斯赋存参数,进而计算出现场某一工作面的瓦斯涌出量。这对于煤矿安全生产是很有意义的。