瓦斯抽采作為礦井瓦斯治理的基本技術(shù)手段,對(duì)確保瓦斯礦井安全生產(chǎn)具有舉足輕重的作用。隨著煤礦開采逐步向深部發(fā)展,煤層中的瓦斯含量及其瓦斯壓力也逐漸增大,含煤地層的結(jié)構(gòu)也更加復(fù)雜,尤其是在深部特厚煤層中,除了煤層本身作為瓦斯氣源巖層和儲(chǔ)集層,其它與煤層相鄰的巖層（如泥巖、頁巖和砂巖等）中也含有相當(dāng)量的瓦斯氣體。然而,目前對(duì)于瓦斯抽采運(yùn)移的理論研究及其應(yīng)用大多集中在煤層內(nèi)部,忽略了煤層相鄰巖層中的瓦斯儲(chǔ)量及其對(duì)煤層瓦斯抽采的影響。本文將煤層及其上下相鄰含瓦斯巖層作為一個(gè)整體即復(fù)合儲(chǔ)層進(jìn)行瓦斯抽采數(shù)值模擬研究。論述了復(fù)合儲(chǔ)層的基本特性與瓦斯賦存機(jī)理,建立了復(fù)合儲(chǔ)層中瓦斯抽采的運(yùn)移數(shù)學(xué)模型,通過COMSOL Multiphysics多物理場數(shù)值軟件對(duì)復(fù)合儲(chǔ)層中順煤層鉆孔瓦斯抽采進(jìn)行了數(shù)值模擬研究。得出的主要結(jié)論如下:（1）復(fù)合儲(chǔ)層由煤層及其相鄰含瓦斯巖層構(gòu)成,瓦斯氣體在儲(chǔ)層中主要以吸附態(tài)和游離態(tài)存在。在進(jìn)行瓦斯抽采時(shí),隨著煤層中的瓦斯逐漸被抽采出來,煤層上下相鄰巖層中的瓦斯在層間壓力差的作用下作定向流動(dòng),瓦斯從上下相鄰巖層流向煤層,稱為瓦斯層間竄流。（2）建立了復(fù)合儲(chǔ)層順煤層鉆孔瓦斯抽采數(shù)學(xué)模型... 

【文章頁數(shù)】：83 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 復(fù)合儲(chǔ)層瓦斯吸附解吸研究現(xiàn)狀
        1.2.2 復(fù)合儲(chǔ)層瓦斯運(yùn)移機(jī)理研究現(xiàn)狀
        1.2.3 復(fù)合儲(chǔ)層瓦斯運(yùn)移影響因素研究現(xiàn)狀
        1.2.4 復(fù)合儲(chǔ)層層間竄流的研究現(xiàn)狀
    1.3 存在的問題與發(fā)展趨勢分析
    1.4 主要研究內(nèi)容和技術(shù)路線
第二章 復(fù)合儲(chǔ)層基本特性及儲(chǔ)氣機(jī)理
    2.1 復(fù)合儲(chǔ)層主要巖層類型
        2.1.1 儲(chǔ)層主要巖性組成
        2.1.2 儲(chǔ)層頂?shù)装鍘r性
        2.1.3 儲(chǔ)層主要?dú)庠磶r層
    2.2 復(fù)合儲(chǔ)層主要巖層孔隙結(jié)構(gòu)特性
        2.2.1 煤層結(jié)構(gòu)特征
        2.2.2 其他巖層結(jié)構(gòu)特征
    2.3 復(fù)合儲(chǔ)層瓦斯賦存特性及機(jī)理
        2.3.1 瓦斯吸附特性
        2.3.2 瓦斯解吸特性
    2.4 東曲礦工程地質(zhì)及瓦斯賦存概況
    2.5 本章小結(jié)
第三章 復(fù)合儲(chǔ)層瓦斯抽采運(yùn)移機(jī)理
    3.1 復(fù)合儲(chǔ)層瓦斯流體特征及其儲(chǔ)量
        3.1.1 瓦斯流體基本特征
        3.1.2 瓦斯儲(chǔ)量計(jì)算
    3.2 復(fù)合儲(chǔ)層中瓦斯的擴(kuò)散與滲流機(jī)理
        3.2.1 瓦斯的擴(kuò)散機(jī)理
        3.2.2 瓦斯的滲流機(jī)理
        3.2.3 瓦斯擴(kuò)散與滲流中的質(zhì)量交換
    3.3 復(fù)合儲(chǔ)層中瓦斯的層間竄流機(jī)理
        3.3.1 瓦斯的層間竄流特性
        3.3.2 瓦斯竄流流量與竄流系數(shù)
    3.4 本章小結(jié)
第四章 復(fù)合儲(chǔ)層瓦斯抽采運(yùn)移數(shù)學(xué)模型
    4.1 基本假設(shè)
    4.2 復(fù)合儲(chǔ)層瓦斯抽采運(yùn)移微分方程
        4.2.1 復(fù)合儲(chǔ)層瓦斯吸附解吸方程
        4.2.2 復(fù)合儲(chǔ)層瓦斯擴(kuò)散微分方程
        4.2.3 復(fù)合儲(chǔ)層瓦斯?jié)B流微分方程
        4.2.4 復(fù)合儲(chǔ)層瓦斯層間竄流方程
    4.3 復(fù)合儲(chǔ)層瓦斯抽采運(yùn)移微分方程求解
    4.4 本章小結(jié)
第五章 復(fù)合儲(chǔ)層瓦斯抽采運(yùn)移數(shù)值模擬
    5.1 ComsolMultiphysics簡介
    5.2 模型建立及其初始條件和邊界條件
        5.2.1 復(fù)合儲(chǔ)層順煤層鉆孔初始條件
        5.2.2 有無瓦斯竄流的邊界條件
    5.3 復(fù)合儲(chǔ)層瓦斯運(yùn)移模擬參數(shù)選取
        5.3.1 復(fù)合儲(chǔ)層模型參數(shù)設(shè)置
        5.3.2 模擬儲(chǔ)層物性參數(shù)選取
    5.4 復(fù)合儲(chǔ)層瓦斯抽采數(shù)值模擬結(jié)果分析
        5.4.1 瓦斯抽采數(shù)值模擬過程
        5.4.2 瓦斯層間竄流模擬結(jié)果分析
    5.5 本章小結(jié)
第六章 結(jié)論與展望
    6.1 主要結(jié)論
    6.2 不足與展望
參考文獻(xiàn)
致謝
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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本文編號(hào)：3710633