含瓦斯煤流—固耦合渗流数学模型和数值分析

摘要

为了研究含瓦斯煤在流—固耦合作用下瓦斯渗流规律,将基于多孔介质的有效应力原理引入含瓦斯煤岩的变形控制方程;考虑到煤岩骨架、气体的可压缩性,推导出了煤岩孔隙率、渗透率动态变化方程;根据质量守恒方程、达西渗流原理,并考虑瓦斯气体渗流中的滑脱效应,得到了改进的瓦斯渗流方程.以上方程就构成了含瓦斯煤岩流—固耦合渗流控制方程.采用多场耦合数值分析软件对瓦斯钻孔抽采过程进行数值模拟分析,得到了瓦斯压力、孔隙率以及渗透率的动态变化曲线,同时还分析了钻孔抽放压力、抽放时间、钻孔半径对突出煤岩内部瓦斯压力分布的影响.本文研究所得结论对深部开采条件下瓦斯灾害的防治具有积极作用.