瓦斯在煤体中运移的基本特性研究研究生设计论文.doc

(此文档为word格式，下载后您可任意编辑修改！) 硕士学位论文 瓦斯在媒体中运移基本特性研究 Experiment Reserch to the Basic Laws of Methane Transport in coal 作 者： 导 师：教授 中国矿业月关键词：’s Flow,Molecutar streaming, Surface Flow and Bulk Diffusion of adsorped methane.This paper reviews the basic laws of methane transport in coal through physical simulating test and numerical computer simulation. When reserching the dynamics questions of methane adsoeped,the transport of methane adsorped dominates and Diffusion Theory-Fick’s Law is basic to study.When studying the question of methane slowly flowing,the transport of methane adsorped is too less to be negligible as compared to gas-phase methane transport and percul-ation theory-Darcy’s Law is basic to study.Analyzes the effects of stress and pore pressure on methane flow in coal.Presents the concepts of determined stress and determined strain effect on methane flow. Key words: Methane in coal；Content of gas ；Swelling stress ；Percolation rate ；Methane Transport 目 录 摘 要 1 Abstract 2 引 言 4 第一章 概 述 5 第一节 国内外研究现状 6 第二节 实验分析的理论基础与基本概念 10 第二章 实验方法 16 第一节 实验材料 16 第二节 实验技术 18 第三节 实验过程 19 第三章 实验结果与分析 23 第一节 瓦斯含量测定结果与分析 23 第二节 粉煤成型煤样吸附瓦斯的膨胀应力与渗透率 27 第三节 块煤试样的渗透率 33 第四章 瓦斯在媒体中运移的基本特征 40 第一节 瓦斯在媒体中运移的基本特征 40 第二节 煤层瓦斯涌出特性 41 第五章 煤层瓦斯单相流动分析 43 第一节 煤层瓦斯单相流动方程 43 第二节 煤层瓦斯单相流动方程的数值模拟与分析 45 第六章 结论 49 谢 辞 51 参考文献 52 引 言 瓦斯在煤体中的运移一般被认为是泊稷叶流动（Poiseuile’s Flow）、分子滑动(Molecular Streaming)、吸附相瓦斯的表面流动(Surface Flow)和固体中的扩散(Bulk Diffusion)的综合效应。当研究煤的吸附动力学特性时，表面运移和固体扩散占有很重要的低位；而在研究瓦斯流动的各种问题时，吸附相瓦斯占有极其次要的地位；分子滑流效应仅在低压下显著。因此，瓦斯在煤体中的运移，达西定律的适用是有条件的。 在矿井生产过程中，由于采掘工程的影响，破坏了原岩应力场的平衡和瓦斯压力的平衡，形成采掘工作面周围空间的应力重新分布和瓦斯流动。在影响瓦斯流动的基本参数（瓦斯压力P，煤层透气性系数λ和含量系数α）中，地应力对煤的透气性起着决定性的作用，而透气性的大小对瓦斯的保存与排放、瓦斯压力的分布起着重要的作用。煤与瓦斯突出又与瓦斯的排放和压力的分布有着重要的联系。瓦斯压力对煤体中的孔隙起着一定的支撑作用，但煤体的吸附能力和瓦斯密度的增大对流动通道有着一定的阻碍作用。研究煤层瓦斯运移的基本规律，对完善瓦斯流动理论和防治瓦斯有着重要的意义。 研究煤的吸附动力学特性，包括煤的吸附能力、吸附或解吸时的动力特性以及煤吸附瓦斯时的物理化学变化，对研究瓦斯运移和煤与瓦斯突出的机理具有重要意义。 研究地应力、瓦斯压力、煤的吸附能力以及煤吸附瓦斯时所产生的膨胀变形与膨胀应力对煤层透气性的影响，可以为解放层的开采以及解放范围的确定提供一定的理论依据，还可以为矿井瓦斯抽放提供可靠地抽放参数，达到工程最简，抽放效果最佳