一、Mathematical modeling for coupled solid elastic-deformation and gas leak flow in multi-coal-seams（论文文献综述）
周斌[1]（2021）在《采空区煤自燃氡气析出机理及运移规律研究》文中认为煤炭作为我国最主要的一次能源,为我国经济社会的发展提供了强大的能源保障。在煤炭工业快速发展的同时,仍有许多关键性的技术难题亟待得到解决。其中,采空区煤自燃火源的精准探测一直是制约矿井火灾高效治理的一项难题。基于探测原理的不同,国内外学者提出了多种火源位置探测方法。地表同位素测氡法以其操作简便、成本低、不受探测地形限制等优势,有望为隐蔽火源位置的精准探测提供可行的解决途径。数十年来,学者们从不同角度对煤自燃氡气析出特性及氡气运移规律进行了广泛研究,并进行了大量实际探测。尽管地表同位素测氡法在现场判定采空区火源位置方面已取得了一定进展,但煤自燃过程中的氡气析出机理尚未完全清晰,这制约了地表测氡技术的进一步发展。与此同时,采空区上覆岩层地质条件复杂多变,现有理论不能完全对各类地质条件下的地表测氡数据进行合理解释,地表测氡技术的适用性有待进一步研究。为此,论文在理论研究的基础上,首先对常温下不同煤种的氡气析出规律及其影响因素进行了实验研究,随后结合小型煤氧化升温实验、数值模拟实验和大型煤自燃实验对煤自燃过程中的氡气析出机理及不同覆岩分布下的采空区氡气运移规律进行了串联化研究。主要研究成果概括如下:（1）参考多孔介质单颗粒氡射气模型,建立了常温下破碎煤体的氡气析出模型。对常温下破碎煤体的氡气析出原理及其影响因素进行了分析,认为常温下破碎煤体的氡气析出主要受到镭核素含量、矿物含量、水分含量和孔隙结构参数影响。在此基础上,结合煤氧化升温特性,对氧化升温过程中可能影响氡气析出的水分、孔隙、裂隙、矿物、自燃气体等因素进行了深入探讨。（2）以褐煤、长焰煤、弱粘煤、气煤、焦煤、贫瘦煤和无烟煤7种不同变质程度煤样为研究对象,对其常温下的氡气析出强度以及影响氡气析出的主要物性参数（镭核素含量、水分含量、灰分含量和孔隙结构）进行了测定。结果表明,随着煤变质程度增加,氡气析出浓度整体呈快速下降趋势。煤种氡气析出强度与物性参数之间的灰色关联度均大于0.7,由大到小依次为镭核素含量、孔体积、水分含量和矿物含量。（3）在氧化升温过程中,不同煤种的氡气析出率变化曲线呈现出明显的“单峰”或“双峰”特征。褐煤和气煤的氡气析出率“单峰”峰值位于100°C,弱粘煤、焦煤和贫瘦煤（样品1）的氡气析出率“单峰”峰值位于200°C,长焰煤和贫瘦煤（样品2）的氡气析出率呈“双峰”形态变化,其主峰分别位于200°C和250°C,次峰位于100°C。（4）结合氡气析出影响因素实验对不同煤种的氡气析出变化规律进行了深入研究,分析认为水中氡气的溶解与毛细孔中氡气的吸附、封闭是煤体氡气赋存的主要方式。在氧化升温阶段,水分蒸发和煤体热解造成煤体氡气析出率明显增加,水中溶解的氡原子数量与毛细孔中封闭的氡原子数量差异导致了不同煤种的氡气析出率曲线呈现“单峰”或“双峰”变化。对于高变质煤种,其热解温度相对较高,氡气析出率达到峰值的温度点相对较大。（5）在讨论均匀多孔介质氡气运移一般微分方程的基础上,简化得到了覆岩介质空间氡气运移的二维偏微分方程。“两带”覆岩氡气运移数值模拟结果表明,随着运移距离的增加,垮落带区域的氡气浓度呈线性趋势缓慢降低,裂隙带区域的氡气浓度呈对数形式快速减小。“两带”覆岩氡气运移速率越大,地表氡气异常越明显。当氡气穿过含水层覆岩向地表方向运移时,地表氡气异常现象有所减弱。“三带”覆岩氡气运移数值模拟结果表明,弯曲下沉带区域较低的氡气运移效率使得氡气在到达地表之前就已经发生完全衰变,地表无氡气异常现象产生。随着“三带”覆岩氡气运移速率加快,采空区氡气成功穿过覆岩到达了地表并在地表形成氡气浓度异常。由多煤层采空区运移至地表的氡原子数量与单煤层采空区地表的氡原子数量相差较小,二者属于同一氡气浓度水平。（6）以补连塔矿32201工作面为地质原型进行的“两带”覆岩分布下采空区煤自燃氡气运移相似模拟实验结果表明,在氧化升温阶段,水分蒸发和煤体热解导致煤自燃区域测得的氡气浓度有小幅度升高。当煤体发生小范围燃烧时,地表区域的氡气浓度上升至其本底浓度的2.32～5.56倍。随着煤燃烧范围扩大,地表氡气浓度增大至其本底浓度的4.35～10.42倍。当覆岩有含水层分布时,地表测得的氡气浓度减弱至本底浓度的2.53～7.45倍。以斜沟矿区8#回采煤层为地质原型进行的“三带”覆岩分布下采空区煤自燃氡气运移相似模拟实验结果表明,当煤体发生燃烧时,完整性好、空隙率低的弯曲下沉带岩层阻碍了氡气的快速上移,地表无氡气异常现象发生。随着煤燃烧范围扩大,聚集于裂隙带区域的气体在浓度梯度和温度梯度作用下向地表方向运移,地表氡气浓度上升至本底浓度的2.00～6.75倍。当下部13#煤层采空区发生大面积燃烧时,地表测得的氡气浓度是其本底浓度的1.78～4.90倍,单煤层和多煤层采空区自然发火时地表测得的氡气浓度异常范围有所重合。
郝建峰[2]（2021）在《基于解吸热效应的煤与瓦斯热流固耦合模型及其应用研究》文中指出煤与瓦斯的相互作用是一个复杂的热流固耦合问题,目前的煤与瓦斯热流固耦合模型主要研究应力场和渗流场的互耦关系以及应力场和渗流场对温度场的耦合作用,忽略了煤体变形和瓦斯解吸引起的温度变化对应力场和渗流场的耦合作用。论文对不同压差下煤吸附/解吸瓦斯热效应特征和不同加载速率下单轴加载破坏过程煤的红外热辐射特征开展了实验研究,分析了煤与瓦斯的热流固耦合作用机制,构建了考虑解吸热效应的煤与瓦斯煤热流固耦合模型,并利用该模型研究了解吸热作用下煤与瓦斯突出前兆信息演化规律及互耦关系。开展了新景矿3#煤吸附/解吸瓦斯热效应实验,煤阶梯吸附瓦斯过程中温度变化量逐渐减小,解吸瓦斯过程中温度变化量逐渐增大,解吸是吸附的逆过程,但吸附/解吸过程不完全可逆,吸附过程中温度变化量和温度累积量大于解吸过程中温度变化量和温度累积量;温度变化量和瓦斯压力符合线性关系,温度累积量和瓦斯压力符合指数函数关系;压差越大,吸附/解吸热效应引起的温度变化量越大,温度累积量越小。以新景矿和平顶山十二矿的煤为研究对象,开展了不同加载速率下煤受载破裂过程红外热辐射特征实验,结果表明,煤样的红外辐射温度总体上表现为台阶式升温,加载初期,微裂隙中的气体排出过程中吸收热量,导致煤样温度略微降低;弹性阶段,煤样温度呈现缓慢的波动上升趋势,弹性热效应引起煤样温度变化;屈服和塑性变形阶段,摩擦热导致煤样温度快速升高;加载应力约为峰值应力的70%时,煤样温度变化曲线达到极值点;随加载速率的增大,煤样的累积变形量逐渐减小,进而导致温度变化量逐渐减小,建立了不同加载速率下红外辐射温度与应力、应变的线性关系。通过对煤与瓦斯的热流固耦合作用机制的分析,建立了煤层变形-瓦斯渗流-温度变化耦合作用模式,阐明了应力场、渗流场、温度场的互耦关系,并给出了各耦合项的关系式。基于不同压差下煤吸附/解吸瓦斯热效应特征,推导了考虑解吸热效应的温度场方程,构建了基于解吸热效应的煤与瓦斯热流固耦合模型。最后以新景矿3#煤层为背景,分析了典型突出动力现象发生前基于矿山压力、瓦斯涌出和煤层瓦斯赋存参数变化特征的突出预测指标演化规律,利用基于解吸热效应的热流固耦合模型,研究了突出前兆信息演化规律和互耦关系,模拟结果表明,弹性变形和解吸引起煤体温度变化,且变形引起的温度变化量远小于解吸引起的温度变化量。由工作面煤壁向煤层深处,煤体瓦斯压力和温度逐渐增大,煤体渗透率先减小后增大;对比考虑和不考虑解吸热效应的计算结果发现,工作面前方煤体的瓦斯压力降低量、温度降低量和变化速率、渗透率的增大量随压差的增大而减小;应力集中区内的钻孔在叠加抽采作用下孔周围煤体的温度降低量较大,靠近煤壁的钻孔温度降低量较大;应力集中区外远离煤壁的钻孔温度降低量较小。同时,解吸热作用下煤体的渗透率大于不考虑解吸热时的渗透率,有利于瓦斯的渗流,煤体渗透率随压差的增大而减小。通过对钻孔瓦斯抽采量变化规律的分析得出,解吸热效应引起的变形对瓦斯渗流的作用大于温度变化对瓦斯渗流的作用。论文得到了不同压差下煤吸附/解吸瓦斯热效应特征和不同加载速率下单轴加载破坏过程突出煤的红外热辐射特征,建立了考虑解吸热效应的煤与瓦斯热流固耦合模型,揭示了解吸热作用下突出前兆信息演化规律及耦合关系。该研究对完善煤与瓦斯热流固耦合理论、预防煤与瓦斯突出危险有重要意义。该论文有图83幅,表14个,参考文献237篇。
张琨[3]（2021）在《地应力释放的构造煤储层响应特征与机理研究》文中研究说明我国构造煤广泛发育,已有的疏水降压煤层气开发理论并不适用于构造煤煤层气的开发。碎软煤层采动卸压增透开发技术在构造煤发育矿区得到成功应用,但构造煤原位煤层气应力释放开发理论亟待探索,对应力释放后煤储层物性变化规律及其对流体流动状态控制机理等关键科学问题仍缺乏深入研究。本文以淮南矿区典型构造煤为研究示例,在充分认识煤层气地质条件及构造煤储层物性特征的基础上,综合运用实验研究、数值模拟、理论分析等研究手段,分析构造煤应力释放后煤储层的体积应变、孔裂隙结构与渗透性变化、流体解吸-扩散-渗流响应特征及其控制机理,进而尝试建立应力释放影响构造煤储层结构、孔隙度和渗透率、气体赋存运移状态的本构模型,通过数值模拟方法求解和验证模型。研究工作取得如下主要成果:（1）构造应力导致构造煤储层经历不同程度变形破坏,形成煤体结构和变力学性质的差异。煤岩脆性变形提高了煤岩的中孔和大孔体积,有利于气体快速运移;韧性变形则有助于煤中微孔的形成,增强煤体的吸附能力,但糜棱煤孔隙连通性相对较差。相较于原生结构煤,构造煤的应变和渗透率对应力变化的响应更加敏感,地应力对碎软构造煤孔裂隙的强烈压缩势必会影响气体的运移行为。（2）应力变化影响煤岩孔裂隙结构,进而控制和改变构造煤气体吸附/解吸行为。有效应力增加会降低构造煤煤体连通性,减少其在设定时间内的吸附量。煤基质的吸附膨胀在高围压条件下会压缩内部孔裂隙,使吸附能力强的构造煤变得更加致密低渗。有效应力降低时,构造煤样品会发生煤基质和裂隙的快速恢复和扩展,增加初始解吸量,但总解吸量的增幅不明显;有效应力降低可以持续缓慢促进原生结构煤解吸。（3）构造煤与原生结构煤储层结构与力学性质差异影响其渗透率对应力变化的响应。应力变化情况下,原生结构煤渗透率受控于煤基质裂隙结构的响应,构造煤煤体渗透率主要取决于粒间孔的变化。本文以裂隙体积应变来统一分析不同煤体结构样品渗透率随应力的变化情况,并建立了对应的经验模型来量化表征应力对煤岩体渗透率的控制。（4）基于地应力释放对煤体形变、解吸-运移状态、以及孔隙度和渗透率的改造机理,建立了地应力释放的煤储层结构响应本构模型。根据物理模拟实验结果,分别确定描述不同煤体结构样品应力释放过程中解吸响应和渗透率响应的经验参数,并使用数值模拟方法计算地应力释放条件下煤层气开采过程中的渗透率变化趋势。求解结果为后续的工程实践提供参考。该论文有图62幅,表26个,参考文献313篇。
马正卫[4]（2021）在《吸附气体煤岩的宏-微观损伤力学机制研究》文中认为随着煤炭资源开采的不断向深部发展,我国高瓦斯矿井数量显着增多,低渗透性高瓦斯煤层开采易导致突出,研究气体吸附对煤岩的损伤力学机制,可以深入探究煤岩动力灾害的演化机理。针对目前对煤体损伤的定量分析和作用机理的研究不足,从宏观角度和微观角度对煤体损伤参数进行定量分析。本文得到的重要结论如下:（1）本文采用室内试验的方法研究煤体损伤规律,监测获取其在单相以及多相耦合状态下的物理力学参数。利用自研的“可视化恒容气固耦合试验系统”开展了不同吸附气体性质和不同应力阶段的煤岩损伤破坏规律研究,得到了煤样力学性质（抗压强度和弹性模量）以及裂隙发育的变化规律:随着气体吸附量的增加,煤样的抗压强度和弹性模量均具有下降的趋势,在He条件下抗压强度最高,为15.63MPa,在CO2条件下抗压强度最低,为11.26MPa,劣化率达到27.96%;同样的煤样弹性模量在He条件下最大为1720.95MPa,CO2条件下,煤样的弹性模量小,为705.07MPa,表明气体吸附可以降低其承载能力;利用MATLAB软件对不同应力阶段得到的煤样图像进行分形分析,拟合相关系数在0.99276-0.99868范围内,随着应力的增大,煤样的裂隙分形维数不断增大,峰值强度40%时分形维数为1.2376,峰后80%分形维数为1.4288,增加比例为15.45%,分形维数愈大,裂隙越复杂。（2）材料的宏观性质由它的微观结构决定的,同时煤样在发生吸附解吸后其微观结构特征也会发生相应的改变。对于煤岩的微观结构的分析利用压汞试验和扫描电镜两种手段。通过压汞试验数据得到的煤样进汞-退汞曲线存在孔隙滞后环现象,在He、N2、CH4和CO2条件下,煤样的滞后环逐渐变大,说明随着气体吸附量的增加,煤样的开放性孔隙不断增加。分析压汞数据得到,在不同吸附气体条件下煤样孔径分布不同,在He和N2条件下煤样中小孔和微孔占比之和均高于75%,在CH4条件下煤样中中孔和大孔比例开始增加,分别占20.39%和40.13%,煤样在吸附CO2条件下,大孔比例显着增加,占全部孔径分布的53.78%;在不同应力阶段孔径分布也存在明显的规律,峰值强度40%和60%的时孔径主要集中在小孔和微孔,占比均在30%以上,在峰值强度80%时中孔和大孔的比例分别为12.38%和26.31%,在峰值阶段各阶段的孔都存在一定程度的增加,特别是微孔和大孔,在峰后强度时,有一部分的微孔和小孔扩展成为中孔和大孔,并且小孔和微孔还在不断发育,其中中孔和大孔的比例分别为20.23%和36.34%。在扫描电镜下可以观察到,煤样的吸附解吸作用起到“疏孔”、“扩孔”和“增孔”的作用,改变了其微观孔隙结构。基于分形理论研究煤样压汞数据,在吸附气体He、N2、CH4和CO2条件下,分形维数不断增加,He条件下最小为3.26,CO2条件下最大为3.36,分形维数越大表示煤样表面越粗糙（3）从损伤力学的角度出发,研究了煤岩在外部条件改变时其损伤力学机制并利用数值模拟进行验证,从物理化学吸附理论、Griffith强度准则以及Mohr-Coulomb强度准则等角度,分析了煤岩损伤劣化机制,并基于损伤力学理论,建立了考虑煤岩宏观和微观分形维数的煤岩统计损伤演化模型,利用GDEM数值模拟软件对不同应力阶段煤岩损伤状态进行模拟,并与实际试验对比验证,从连续非连续角度对煤体损伤模拟分析。
王磊[5]（2020）在《上保护层开采对下部特厚煤层卸压增透效应及保护效果考察研究》文中研究表明海石湾煤矿煤二层6124工作面具有煤与瓦斯突出危险性,严重影响矿井正常的安全高效生产。本文以海石湾煤矿特厚煤层6124工作面为研究对象,综合运用岩石力学、渗流力学、相似理论等基本理论,采用理论分析、数值模拟、物理模拟等研究方法,系统地研究了上保护层开采对下部特厚煤层移动变形和渗透性变化规律的影响,并对保护层开采后的保护效果进行了考察。通过上述研究获得了如下的研究结论:（1）获得了上保护层开采后煤岩层渗透率随应力的变化规律,构建了海石湾煤矿煤体渗透率的计算公式。（2）建立了物理相似模拟实验模型,基于该模型对上保护层开采下伏煤岩层的卸压程度、应力随开采过程的变化规律进行了分析;对渗透性变化规律及渗流速度随开采过程的变化规律进行了分析,得到了海石湾煤矿6124特厚煤层上、下部分煤体都出现了先降低—后迅速增大—再缓慢降低—最后保持稳定的规律,但上部分煤体的渗透率变化程度明显比下部分煤体大。（3）建立了 FLAC3D数值模拟模型,分析了上保护层工作面开采过程中被保护层特厚煤层的塑性破坏变形、应力、垂向位移随开挖距离的变化规律。被保护层底板的裂隙发展趋势是由上而下逐步扩展,破裂深度随着回采距离的增大而增大,在工作面回采完后破坏深度趋于稳定。被保护层应力变化沿深度方向呈“V”形且对称分布,即采空区底板中部煤层应力变化程度最大;被保护层位移变化呈现倒“V”形分布,被保护层顶板变形量大于底板变形量。（4）理论计算得到了海石湾煤矿上保护层开采的走向、倾向和垂向保护范围;利用COMSOL软件对上保护层开采后卸压瓦斯抽采效果进行模拟,分析得到了被保护层煤体卸压抽采后的瓦斯压力和渗透率变化分布云图,并测定了抽采后的瓦斯抽采量、残余瓦斯含量和残余瓦斯压力,测定的最大残余瓦斯压力为0.58MPa,最大残余瓦斯含量为7.74m3/t,瓦斯抽采率达到61.69%,效果检验值均小于其临界值,保护层开采效果达标有效。
申晋豪[6]（2019）在《蒲溪井上保护层开采卸压影响规律数值模拟及现场考察》文中进行了进一步梳理煤与瓦斯突出是影响矿井安全的主要灾害之一,当前开采保护层是最有效的区域防突措施。本文以湖南省嘉禾矿业有限公司蒲溪井5#煤层作为上保护层为研究背景,通过理论分析、数值模拟、现场试验等方法分析了上保护层5#煤层2152工作面开采过程中被保护层6#煤层的卸压影响规律;并确定湖南省嘉禾矿业有限公司蒲溪井5#煤层开采后的保护范围和消突效果。（1）通过数值模拟对上保护层开采后的应力和位移变化进行了卸压影响规律研究。运用煤层应力判定准则、煤层变形准则结合数值模拟计算结果划定保护层开采的保护范围。按煤层应力判定准则结合数值模拟结果得出上保护层沿倾向卸压角上部为69.6°、下部为74°;沿走向卸压角为59°。按煤层变形判定准则得出上保护层沿倾向的上部卸压角为67.2°,下部卸压角为71.8°;沿走向方向为56.3°。（2）对蒲溪井21采区被保护层进行现场考察,先后考察了保护层开采前后被保护层的瓦斯压力、瓦斯流量、渗透性系数变化。结合现场考察的结果计算出蒲溪井21采区上保护层保护范围:沿倾向上部和下部卸压角分别为69.1°和72.8°;沿走向方向的卸压角为57.2°。（3）通过对测定数据进行分析和计算,得出保护范围内的瓦斯压力由原来的0.9MPa～1.40MPa降低到0.24MPa～0.46MPa;残余瓦斯含量下降为4.607～6.486m3/t;透气性系数增加了339倍;确定安全超前距为110m。考察结果表明开采上保护层5#煤层能有效降低被保护层6#煤层的突出危险性,消突效果明显有效。
张磊[7]（2019）在《抽采钻孔孔周裂隙扩展机理及其检测技术研究》文中提出煤矿井下钻孔瓦斯抽采是矿井瓦斯治理的重要手段。为提高瓦斯抽采效果,要求抽采钻孔封孔段以里孔周裂隙扩展尽量充分,封孔段孔周裂隙封堵尽量严实。然而,由于目前抽采钻孔孔周裂隙扩展衡量困难,裂隙扩展机理仍不明确,造成了井下瓦斯增透抽采及注浆密封施工中主要依赖经验,缺乏有效理论指导。为此,本文采用理论分析、实验室试验及现场测试等方法,分析了各因素对抽采钻孔孔周裂隙扩展的影响规律;通过确定裂隙扩展过程中的超声波特征参数提出了抽采钻孔孔周裂隙超声波检测方法,对煤矿井下抽采钻孔设计、施工及检测具有重要的理论和工程意义。论文的主要内容包括:（1）对钻孔孔周的应力情况进行分析,采用极限平衡理论结合Mohr-Coulomb与统一强度准则,理论推导了钻孔孔周的应力分布,得到了孔周极限平衡区范围。考虑钻孔与巷道交叉三维几何条件,建立了应力重分布影响下的抽采钻孔孔周应力计算模型,得到了钻孔在巷道影响下孔周三维应力分布,获得了抽采钻孔孔周三维破坏分布规律。（2）为研究抽采钻孔孔周裂隙扩展机制,采用非接触式全场应变监测系统获得含孔试样破坏的图像序列,计算得到试样表面的位移,系统分析了孔周不同角度的径向位移及环向位移,精细化地研究了孔周移动规律。结合弹性理论与邻近单元加权分担模型提出了试样表面应力反演方法,研究了不同应力水平下的孔周位移及应力场演化过程,揭示了不同应力区域的钻孔孔周裂隙扩展机理。（3）针对井下钻孔含水问题,采用3D打印技术制备不同含水率的含孔试样。利用非接触式全场应变监测系统观测不同含水率的试样破坏过程,结合数字散斑相关方法与应力反演模型计算得到含孔试样变形及应力分布,研究了不同应力水平及不同含水率下的孔周位移及应力演化过程,获得了水-岩耦合作用的孔周裂隙扩展规律。（4）为获得钻孔孔周裂隙扩展过程中的超声波特征,采用RSM-SY7超声波系统收集波形数据。对波形进行频域分析得到透射波功率谱密度,并研究了波形幅值与功率谱密度随孔周裂纹扩展的变化规律。建立了裂纹等效宽度演化模型,量化了孔周裂纹扩展过程,获得了水对裂纹扩展及超声波特征参数的影响规律。（5）根据超声波在裂隙中传播的特征参数变化规律,设计了超声波抽采钻孔孔周裂隙检测装置。将该装置应用于瓦斯抽采钻孔封孔质量检测,利用波形相似度及功率谱密度分析结合Logistic Regression算法建立了封孔质量评价模型,形成了超声波封孔质量检测方法。开展了瓦斯抽采钻孔封孔质量超声检测的现场试验,分析了所测钻孔的封孔质量。通过山西潞安集团余吾煤业的现场试验,说明该技术的实用性与准确性,为孔周裂隙快速检测及煤与瓦斯共采提供了一定的理论依据和技术支持。
白鑫[8]（2019）在《液态二氧化碳相变射孔致裂煤岩体增透机理及应用研究》文中研究说明瓦斯是成煤过程中产生的伴生气体,是影响煤矿安全生产的主要因素,也是一种储量及热值与天然气相当的不可再生资源。因此实现煤层瓦斯井下规模化抽采不仅是预防矿井瓦斯灾害的根本保证,同时也是瓦斯综合利用的前提工作。近年来,随着开采深度的增加,深部煤岩瓦斯复合动力灾害危险性加大,如何实现深部煤层瓦斯的高效抽采已成为保障我国煤炭企业安全生产的重要问题,而低透气性煤层增产改造则是其中的核心技术和热点问题。本文在国家自然科学基金重点项目（51434003）的资助下,针对液态二氧化碳相变射孔煤岩体致裂增透机理,综合采用岩石力学、渗流力学、空气动力学、断裂力学等理论基础,基于理论研究、实验研究、数值模拟研究、现场研究等方法,进行液态CO2相变射孔煤岩体致裂实验装置研发、液态CO2相变射孔气体冲击动力学特征研究、液态CO2相变射孔冲击煤岩体致裂裂隙扩展力学机理研究、液态CO2相变射孔冲击煤岩体致裂及裂隙扩展规律实验研究、低透煤层液态CO2相变射孔致裂卸压增渗机理研究。在以上实验及理论研究基础上,进行液态CO2相变射孔煤岩体致裂技术装备研发,在川煤集团白皎煤矿及杉木树煤矿进行试验及工业应用取得良好的应用效果。本文主要研究成果如下:（1）分析获得了白皎煤矿试验地点煤岩物质组成、微观结构特征、气体吸附特征及其基本力学性质等参数;理论研究提出了一种可避免取样角度偏差造成误差的Kaiser效应法地应力计算方法,采用空心包体应力解除法进行测试结果验证,表明本研究提出的计算方法合理可靠。（2）针对“液态CO2相变射孔气体冲击动力学特征”,理论分析得到了液态CO2相变高压气体冲击射流出口速度及质量流量理论模型,建立了定量液态二氧化碳相变高压气体冲击射流出口压力理论方程;自主研发“液态CO2相变射孔煤岩体致裂实验装置”,开展了液态CO2相变射孔气体射流冲击动力学特征实验研究,揭示了射流速度与系统初始压力及射流打击力与系统初始压力、靶体距离、靶体夹角之间的关系。（3）围绕“液态CO2相变射孔冲击致裂裂隙扩展机理”研究,进行煤岩体液态CO2相变射孔冲击起裂压力及起裂模型研究,获得地应力条件下倾斜钻孔孔壁起裂压力理论方程,提出了地应力条件下倾斜钻孔优势致裂方向判断方法;计算得到破坏区半径随冲击破坏时间及空间位置的变化规律曲线,理论研究得到考虑三维主应力的含瓦斯煤岩体Ⅰ型裂纹液态二氧化碳相变高压气体射孔致裂裂隙扩展理论模型,建立了液态二氧化碳相变高压气体冲击作用下含瓦斯煤岩体张开型（Ⅰ型）及剪开型（Ⅱ型）裂纹冲击及剪切断裂判据,揭示了液态二氧化碳相变高压气体冲击破岩及裂隙扩展力学机理。（4）采用自主研发“液态CO2相变射孔煤岩体致裂实验装置”针对“液态CO2相变射孔冲击致裂裂隙扩展规律”,系统开展了煤岩体液态CO2相变射孔冲击破坏宏微观特征实验研究、三轴应力条件下液态CO2相变射孔致裂及裂隙扩展规律研究。液态CO2相变射孔冲击煤岩体破坏及其宏微观特征实验研究表明,实验煤样破坏阈值压力为17 MPa,随着射流压力的增加,致裂破坏区面积增大;液态CO2相变高压气体射流冲击造成的孔隙、裂隙数量与尺寸随着射流压力的增大而增大,最大可提高煤样孔容188.51%,提高煤样孔隙度163.01%。三维地应力下液态二氧化碳相变高压气体射孔煤岩体冲击致裂破坏及裂隙扩展规律研究,表明该技术可用于地应力条件下煤层致裂,且致裂裂隙尺寸与射流初始压力之间呈指数关系;随着射流初始压力的增大主裂隙扭转趋势减小,试件主破裂面的起伏程度降低、表面擦痕减少,内部微裂隙数量增加;受三维地应力大小分布影响液态CO2相变射孔致裂裂隙会向主应力较大的方向扩展;液态CO2相变射孔致裂裂隙随着试件力学强度的增大而减小;受层理影响穿层钻孔致裂裂隙主要沿层理软弱结构面扩展,顺层钻孔致裂裂隙扩展至层理处会发生较大的方向改变;含裂隙煤岩体致裂裂隙扩展受钻孔与裂隙空间位置影响,当裂隙面与致裂孔相交时,试件沿裂隙面产生破坏形成复杂裂隙网络,当裂隙面与致裂孔距离较远时,试件破坏不受裂隙影响。（5）围绕“低透煤层液态CO2相变射孔致裂卸压增渗机理研究”,采用“含瓦斯煤热-流-固耦合三轴伺服渗流试验装置”进行含瓦斯煤岩体卸压增渗实验研究,理论研究建立了基于立方体结构的煤岩体卸压损伤渗透率模型,验证表明该模型能够有效反映煤岩体卸压损伤过程中瓦斯渗流规律;建立了穿层钻孔抽采过程煤层瓦斯压力分布模型,表明煤层瓦斯渗透率、综合压缩系数、瓦斯抽采时间及抽采流量等是影响煤层瓦斯压降速度的主要因素。（6）围绕“低渗煤岩体液态CO2相变射孔致裂增透技术应用研究”,改进研发了“液态CO2相变射孔煤岩体致裂技术装备”,白皎煤矿现场试验表明该技术可有效提高瓦斯抽采浓度及流量912倍,降低试验区域瓦斯抽采流量衰减系数92%;提出了液态CO2相变射孔致裂增透网格式瓦斯抽采方法,可提高巷道掘进速度4-5倍。杉木树矿S3012综采工作面应用表明该技术,较常规密集钻孔方法可提高煤层瓦斯抽采效率15.71%,实现向斜轴部应力集中区松软煤层高突危险工作面回采期间的“零超限”。
辛晓霖[9]（2018）在《滇东黔西地区煤层气井多场耦合渗流特征研究》文中研究表明煤层气井的产量主要来自于基质孔隙中的吸附气,但基质渗透率很小,渗流阻力非常大。因此气体在基质内的流动对煤层气整个运移过程至关重要。研究煤层气开发过程中的多物理场耦合,对煤层气井的增产改造和排采制度的制定具有积极意义。本文综合运用物理实验和数值模拟等手段,围绕滇东黔西煤岩应力作用下的渗流特性和煤层气开采过程中的煤岩变形、基质和裂隙渗流的多场耦合作用开展研究,具体工作和结论如下:（1）基于Coreval 700非稳态覆压孔渗仪,针对滇东黔西煤样开展不同有效应力下的渗流特性实验。通过实验得到了煤岩裂隙体积压缩系数,并验证了渗透率与有效应力的负指数关系。滇东黔西地区煤岩应力敏感程度为强到极强水平,人工裂缝的敏感性强于天然裂缝。煤层气井生产过程中,需要合理控制井底流压,将有效应力在8MPa以内,避免严重的渗透率伤害。（2）以实验拟合结果为基础,考虑水平方向的应变,建立包含吸附膨胀应力的有效应力表达式,得到真实应力状态下的裂隙渗透率模型。从力学和吸附变形出发推导了基质的动态孔渗模型。根据甲烷的吸附特性及其在煤储层中的储存和流动特点,分别建立了煤储层的裂隙和基质孔隙中的气体渗流方程。根据多孔介质弹性理论的有效应力原理,建立了考虑气体压力和吸附应力影响的储层应力场方程。通过气体压力、体积应变、吸附应变等变量来实现煤层应力、基质和裂隙渗流的多场耦合过程。（3）基于建立的应力-基质和裂隙渗流的多场耦合模型,利用COMSOL求解耦合模型来模拟煤层气生产过程。通过与应力-裂隙渗流耦合模型对比,发现考虑气体在低渗透基质内渗流时的阻力效应会使累计产气量降低6.48%,但能更好地表征甲烷气体在煤储层中实际的流动过程。裂隙间距越大,基质渗透率越小,基质的阻尼效应越严重。分析结果表明,各因素对产量的影响程度从高到低依次为:裂隙渗透率、地应力、裂隙间距、基质渗透率。滇东黔西煤层气开采的工程实践表明,模拟结果与现场产量的变化趋势是比较吻合的,累计产气量的误差低于26%,该模型能够较好地模拟煤层气开发过程。
成墙[10]（2018）在《应力载荷作用下煤层瓦斯扩散渗流各向异性特征研究》文中进行了进一步梳理为更加高效的抽采瓦斯,减少钻孔区域内的空白带,降低突出危险性,考虑煤层中孔裂隙导致的煤层结构各向异性,研究了应力载荷作用下煤层瓦斯的渗流扩散各向异性特征。为研究应力载荷下煤层中瓦斯渗流的各向异性特征,开展了以下研究。理论方面:A.导出了各向异性渗透率的莫尔圆表示方法;B.联立Kozeny-Carman方程和平板流动方程得出各向异性渗透率主值与应变之间的关系;C.定义了方向压缩系数和方向敏感系数,得出各向异性渗透率与应力之间的关系,进而得到应力作用下的气体各向异性渗流方程。实验方面:分别钻取0°、45°、90°方向煤样,开展了应力载荷作用下各向异性渗流实验。研究结果表明:（1）按压力梯度方向渗透率的定义,当气压0.5MPa<p<2.0MPa时,渗透率各向异性比5.62<η<9.89;当气压2.5MPa<p<3.0MPa时,渗透率各向异性比2.84<η<3.23。（2）按流动方向渗透率的定义,当气压0.5MPa<p<2.OMPa时,渗透率各向异性比8.67<η<15.7;当气压2.5MPa<p<3.OMPa时,渗透率各向异性比3.10<η<4.17;（3）在弹性阶段,渗透率随围压的增大呈负指数关系减小。不同围压下煤样初始时刻的等效裂隙越宽,初始方向压缩系数越大,方向敏感系数也越大;（4）在弹性阶段,渗透率随轴压的增大呈负指数关系减小。不同轴压下煤样初始时刻的等效裂隙越宽,初始压缩系数越小,敏感系数越大。为研究应力载荷下煤层瓦斯扩散的各向异性特征,开展了以下研究。理论方面:A.导出了各向异性扩散系数的莫尔圆表示方法;B.在气体各向异性扩散连续性方程的基础上,考虑煤中孔隙的多尺度特征,建立了柱状煤芯单向扩散多尺度动扩散系数模型。实验方面:分别钻取0°、45°、90°方向煤样,开展了应力载荷作用下各向异性扩散实验,结果表明:（1）当气压0.5MPa<p<3.0MPa时,初始扩散系数的各向异性比2.07<（?）<3.62,初始扩散系数D0随气压的增大而增大,衰减系数β随着吸附平衡压力的升高有增加的趋势。同一吸附平衡压力下,DA100>DA2450>DA3900;（2）当围压2MPa<σ2<4MPa之间,扩散系数随围压的增大而减小,相同围压下的初始扩散系数,满足DA100>DA2450>DA3900。衰减系数随着围压的增大有减小的趋势。为计算瓦斯抽采的效果,导出单孔抽采时的压力分布、有效抽采半径与时间的解析函数关系。考虑渗透率的各向异性,分别计算了均匀布孔于非均匀优化布孔下的瓦斯压力分布。模拟结果表明:120d内,采用均匀布孔方式抽采仍未能达标,而采用优化后的非均匀布孔方式,90d即可抽采达标,同时每百米煤巷节省钻孔12个。
二、Mathematical modeling for coupled solid elastic-deformation and gas leak flow in multi-coal-seams（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、Mathematical modeling for coupled solid elastic-deformation and gas leak flow in multi-coal-seams（论文提纲范文）
（1）采空区煤自燃氡气析出机理及运移规律研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 选题的背景及意义 |
| 1.1.1 选题背景 |
| 1.1.2 选题意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 氡气基本性质 |
| 1.2.2 多孔介质氡气析出研究现状 |
| 1.2.3 氡气长距离运移研究现状 |
| 1.2.4 测氡法探测煤自燃火源位置研究现状 |
| 1.3 现有研究存在的问题及不足 |
| 1.4 研究内容及技术路线 |
| 1.4.1 研究内容 |
| 1.4.2 技术路线 |
| 第2章 采空区煤自燃氡气析出及长距离运移理论分析 |
| 2.1 常温下破碎煤体氡气析出 |
| 2.1.1 常温下破碎煤体氡气析出模型 |
| 2.1.2 常温下破碎煤体氡气析出影响因素 |
| 2.2 氧化升温过程中破碎煤体氡气析出 |
| 2.3 采空区煤自燃氡气长距离运移 |
| 2.3.1 采空区煤自燃氡气长距离运移机理分析 |
| 2.3.2 覆岩分布特征对氡气长距离运移的影响 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 常温下不同煤种氡气析出规律及物性参数影响研究 |
| 3.1 常温下不同煤种氡气浓度测定 |
| 3.1.1 实验部分 |
| 3.1.2 实验结果及分析 |
| 3.2 煤种物性参数对氡气析出的影响 |
| 3.2.1 实验部分 |
| 3.2.2 铀镭核素含量测定结果 |
| 3.2.3 水分含量及灰分含量测定结果 |
| 3.2.4 孔隙结构参数测定结果 |
| 3.2.5 煤种物性参数与氡气析出相关性分析 |
| 3.3 本章小结 |
| 第4章 氧化升温过程中不同煤种氡气析出特性实验研究 |
| 4.1 氧化升温过程中不同煤种氡气析出率变化 |
| 4.1.1 实验部分 |
| 4.1.2 小波分析数据处理 |
| 4.1.3 氡气析出率计算模型 |
| 4.1.4 实验结果及分析 |
| 4.2 氧化升温过程中氡气析出影响因素实验 |
| 4.2.1 实验部分 |
| 4.2.2 等温干燥实验结果及分析 |
| 4.2.3 低温氮吸附实验结果及分析 |
| 4.2.4 微观裂隙及矿物电镜扫描实验结果及分析 |
| 4.2.5 室温下处理煤样氡气浓度测定实验结果及分析 |
| 4.2.6 气相色谱分析实验结果及分析 |
| 4.3 煤自燃氡气析出机理探讨 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 不同覆岩分布下采空区氡气运移数值模拟研究 |
| 5.1 均匀多孔介质氡气运移方程 |
| 5.2 “两带”覆岩分布下氡气运移的数值模拟 |
| 5.2.1 “两带”覆岩氡气运移二维数学模型 |
| 5.2.2 基于有限差分的数学模型求解 |
| 5.2.3 模拟结果及分析 |
| 5.2.4 含水层对氡气运移的影响 |
| 5.3 “三带”覆岩分布下氡气运移的数值模拟 |
| 5.3.1 “三带”覆岩氡气运移二维数学模型 |
| 5.3.2 模拟结果及分析 |
| 5.3.3 多煤层采空区对氡气运移的影响 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 不同覆岩分布下采空区煤自燃氡气运移实验研究 |
| 6.1 煤层回采相似模拟及采空区煤自燃模拟系统研发 |
| 6.1.1 煤层回采相似模拟实验装置 |
| 6.1.2 采空区煤自燃模拟实验装置 |
| 6.1.3 气体取样测量 |
| 6.1.4 装置气密性保障 |
| 6.2 “两带”覆岩分布下采空区煤自燃氡气运移规律研究 |
| 6.2.1 煤层回采相似模拟实验 |
| 6.2.2 采空区煤自燃模拟实验 |
| 6.2.3 监测点布置及测量方案 |
| 6.2.4 实验结果及分析 |
| 6.2.5 含水层对煤自燃氡气运移的影响 |
| 6.3 “三带”覆岩分布下采空区煤自燃氡气运移规律研究 |
| 6.3.1 煤层回采相似模拟实验 |
| 6.3.2 采空区煤自燃模拟实验 |
| 6.3.3 监测点布置及测量方案 |
| 6.3.4 实验结果及分析 |
| 6.3.5 多煤层采空区对煤自燃氡气运移的影响 |
| 6.4 本章小结 |
| 第7章 结论 |
| 7.1 主要结论 |
| 7.2 主要创新点 |
| 7.3 研究工作展望 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间取得的科研成果 |
| 致谢 |
（2）基于解吸热效应的煤与瓦斯热流固耦合模型及其应用研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| abstract |
| 变量注释表 |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.3 目前研究中存在的问题 |
| 1.4 主要研究内容与技术路线 |
| 2 突出煤吸附/解吸瓦斯热效应实验研究 |
| 2.1 吸附/解吸热实验 |
| 2.2 突出煤吸附/解吸瓦斯热效应特征 |
| 2.3 本章小结 |
| 3 突出煤单轴加载破坏过程红外热辐射特征研究 |
| 3.1 红外热辐射理论 |
| 3.2 突出煤单轴加载红外热辐射实验 |
| 3.3 突出煤的红外热辐射特征 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 考虑解吸热效应的煤与瓦斯热流固耦合模型 |
| 4.1 多场条件下煤与瓦斯的互耦关系 |
| 4.2 煤与瓦斯的热流固耦合作用机制 |
| 4.3 模型基本假设 |
| 4.4 煤与瓦斯热流固耦合控制方程 |
| 4.5 模型求解及验证 |
| 4.6 本章小结 |
| 5 热流固耦合模型在突出前兆信息演化规律及耦合关系分析中的应用 |
| 5.1 工程背景及突出前兆信息演化规律监测结果分析 |
| 5.2 数值计算模型 |
| 5.3 突出前兆信息演化规律数值模拟分析 |
| 5.4 解吸热作用下突出前兆信息的耦合关系分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 结论与创新点 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 创新点 |
| 6.3 展望 |
| 参考文献 |
| 查新结论 |
| 作者简历 |
| 学位论文数据集 |
（3）地应力释放的构造煤储层响应特征与机理研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| abstract |
| 变量注释表 |
| 1 绪论 |
| 1.1 选题目的及依据 |
| 1.2 研究现状及存在问题 |
| 1.3 研究内容与研究方案 |
| 1.4 论文完成工作量 |
| 2 采样区地质背景与样品制备 |
| 2.1 采样区地质背景 |
| 2.2 样品的采集与制备 |
| 3 构造煤储层特征实验研究 |
| 3.1 煤岩体孔-裂隙结构特征 |
| 3.2 吸附-解吸特征 |
| 3.3 渗透性 |
| 3.4 力学性质 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 应力加卸载条件下构造煤气体吸附/解吸响应特征及其机理 |
| 4.1 模拟实验方案与实验参数 |
| 4.2 有效应力对煤吸附行为的影响 |
| 4.3 模拟地应力释放条件下构造煤的气体解吸过程 |
| 4.4 加卸载过程构造煤气体吸附/解吸响应机理 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 加卸载条件下构造煤储层渗透性响应特征及其机理 |
| 5.1 模拟实验平台 |
| 5.2 渗透率的应力敏感性实验 |
| 5.3 加卸载过程的构造煤渗透率响应机理 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 地应力释放条件下构造煤储层结构演化机理与本构模型 |
| 6.1 地应力释放条件下构造煤储层结构演化的控制机理 |
| 6.2 地应力释放条件下煤储层结构响应的本构模型 |
| 6.3 地应力释放的构造煤储层结构响应特征的数值模拟 |
| 6.4 本章小结 |
| 7 结论 |
| 7.1 主要结论 |
| 7.2 创新点 |
| 参考文献 |
| 作者简历 |
| 学位论文数据集 |
（4）吸附气体煤岩的宏-微观损伤力学机制研究（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 吸附气体煤岩的损伤力学研究现状 |
| 1.2.2 吸附气体煤岩细观损伤结构演化特性研究现状 |
| 1.2.3 吸附气体煤岩损伤破坏数值模拟 |
| 1.3 存在问题与不足 |
| 1.4 研究内容与研究方法 |
| 1.4.1 研究内容 |
| 1.4.2 研究方法 |
| 1.5 技术路线图 |
| 第二章 气体吸附与应力加载引发煤岩损伤试验研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 试验准备与试验系统 |
| 2.2.1 试样的制作与选取 |
| 2.2.2 试验系统 |
| 2.2.3 技术参数 |
| 2.2.4 仪器检查 |
| 2.3 不同吸附气体煤岩损伤劣化规律 |
| 2.3.1 试验方案一 |
| 2.3.2 试验步骤 |
| 2.3.3 试验结果 |
| 2.4 不同应力阶段吸附气体煤岩损伤劣化规律 |
| 2.4.1 试验方案二 |
| 2.4.2 试验步骤 |
| 2.4.3 试验结果 |
| 2.5 基于分形理论的煤岩裂隙发育特征 |
| 2.5.1 分形理论概述 |
| 2.5.2 煤岩宏观裂隙的分形研究方法 |
| 2.5.3 吸附气体引发煤岩损伤的裂隙分形特征分析 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 吸附气体与应力加载煤岩微观结构演化规律 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 压汞试验 |
| 3.2.1 试验仪器 |
| 3.2.2 试验方案及试验步骤 |
| 3.2.3 试验结果 |
| 3.3 扫描电镜试验 |
| 3.3.1 试验原理 |
| 3.3.2 试验仪器 |
| 3.3.3 试验方案及试验步骤 |
| 3.3.4 试验结果 |
| 3.4 基于压汞试验的吸附气体煤岩微观结构分形研究 |
| 3.4.1 孔隙分形模型 |
| 3.4.2 孔隙分形的量测方法 |
| 3.4.3 孔隙分形维数 |
| 3.4.4 基于压汞法计算煤岩微观结构体积分形维数 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 吸附气体煤岩损伤模型建立与数值模拟验证 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 煤岩强度劣化机制 |
| 4.3 考虑煤分形特征参数的煤岩统计损伤模型 |
| 4.4 数值模拟试验验证 |
| 4.4.1 GDEM软件 |
| 4.4.2 模型建立与参数选取 |
| 4.4.3 吸附气体条件下煤岩数值模拟 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 结论与展望 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读硕士期间发表的学术论文、申请专利与参与的科研项目 |
| 学位论文评阅及答辩情况表 |
（5）上保护层开采对下部特厚煤层卸压增透效应及保护效果考察研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 绪论 |
| 1.1 选题的背景及意义 |
| 1.1.1 选题背景 |
| 1.1.2 研究的目的和意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 保护层开采下伏煤岩层裂隙发育及应力分布研究现状 |
| 1.2.2 保护层开采下伏煤岩体瓦斯渗流研究现状 |
| 1.2.3 保护层开采及卸压瓦斯抽采研究现状 |
| 1.2.4 存在的问题 |
| 1.3 主要研究内容及技术路线 |
| 1.3.1 主要研究内容 |
| 1.3.2 技术路线 |
| 2 被保护层卸压效应及煤层瓦斯流动规律分析 |
| 2.1 被保护层应力分布与位移变化规律 |
| 2.1.1 被保护层煤岩体应力分布规律 |
| 2.1.2 被保护层煤岩体位移变化规律 |
| 2.2 采动影响下的煤岩体渗透率变化规律 |
| 2.2.1 保护层开采煤岩层渗透率模型 |
| 2.2.2 被保护层透气性变化规律 |
| 2.3 被保护层瓦斯流动规律分析 |
| 2.3.1 煤层瓦斯流动状态 |
| 2.3.2 上保护层开采底板卸压理论 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 下被保护层卸压及渗流变化规律相似模拟实验 |
| 3.1 实验背景 |
| 3.2 物理相似模拟实验设计 |
| 3.2.1 相似参数的确定 |
| 3.2.2 物理模型的建立 |
| 3.2.3 物理相似模拟实验系统 |
| 3.2.4 渗流速率测试方法 |
| 3.3 实验方法 |
| 3.3.1 实验材料选取 |
| 3.3.2 实验模型的搭建 |
| 3.3.3 实验开挖过程 |
| 3.4 实验结果分析 |
| 3.4.1 被保护层顶板裂隙发育分析 |
| 3.4.2 被保护层渗透性变化规律分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 被保护层煤岩体移动变形规律数值模拟研究 |
| 4.1 FLAC3D软件的概述 |
| 4.2 数值模型的建立 |
| 4.2.1 建模的条件设置 |
| 4.2.2 边界条件设置及初始模型 |
| 4.3 数值模拟结果分析 |
| 4.3.1 被保护层破坏变形分析 |
| 4.3.2 应力变化数值模拟分析 |
| 4.3.3 位移变化数值模拟分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 上保护层开采对下部特厚煤层保护效果考察 |
| 5.1 概述 |
| 5.2 矿井及工作面地质概况 |
| 5.2.1 矿井概况 |
| 5.2.2 6124工作面地质概况 |
| 5.2.3 保护范围的确定 |
| 5.3 卸压瓦斯抽采 |
| 5.3.1 抽采系统简介 |
| 5.3.2 瓦斯抽采方案 |
| 5.4 特厚煤层卸压瓦斯抽采瓦斯渗流特性数值模拟分析 |
| 5.4.1 COMSOL数值模拟的建立 |
| 5.4.2 瓦斯压力变化分析 |
| 5.4.3 渗透率变化分析 |
| 5.5 上保护层开采保护效果考察 |
| 5.5.1 瓦斯抽采量分析 |
| 5.5.2 瓦斯抽采率计算 |
| 5.5.3 被保护层突出危险性评估 |
| 5.6 本章小结 |
| 6 结论 |
| 6.1 主要结论 |
| 6.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 |
（6）蒲溪井上保护层开采卸压影响规律数值模拟及现场考察（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景、研究目的及意义 |
| 1.1.1 课题研究背景 |
| 1.1.2 研究目的及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 突出机理研究现状 |
| 1.2.2 保护层开采理论研究现状 |
| 1.2.3 保护层开采卸压范围划定研究现状 |
| 1.2.4 保护层开采煤岩变形研究现状 |
| 1.3 研究内容及技术路线 |
| 1.3.1 研究内容 |
| 1.3.2 研究方法 |
| 1.3.3 技术路线 |
| 第二章 上保护层开采底板破坏规律研究 |
| 2.1 保护层分类 |
| 2.2 保护层开采后围岩应力分布分析 |
| 2.2.1 垂直方向岩体应力分布分析 |
| 2.2.2 走向方向岩体应力分布分析 |
| 2.3 上保护层开采后底板位移变化分析 |
| 2.4 上保护层开采后底板裂隙发育分析 |
| 2.5 上保护层开采底板煤岩应力分布规律分析 |
| 2.5.1 底板力学模型 |
| 2.5.2 底板应力计算公式推导 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 上保护层开采卸压规律数值模拟研究 |
| 3.1 FLAC3D数值模拟方法简介 |
| 3.2 数值模拟方案 |
| 3.2.1 矿井数值模拟试验地质条件 |
| 3.2.2 FLAC3D模型的构建 |
| 3.2.3 模型运算和参数设定 |
| 3.3 模型开挖和计算结果分析 |
| 3.3.1 被保护层垂直应力分布分析 |
| 3.3.2 被保护层垂直位移分析 |
| 3.4 上保护层开采后保护范围分析 |
| 3.4.1 倾向卸压角的确定 |
| 3.4.2 走向卸压角的确定 |
| 3.4.3 划分准则结果分析 |
| 3.5 本章小节 |
| 第四章 蒲溪井上保护层开采现场考察 |
| 4.1 现场试验概况 |
| 4.1.1 矿井基本情况 |
| 4.1.2 矿井瓦斯赋存情况 |
| 4.1.3 研究区域基本情况 |
| 4.2 现场考察内容 |
| 4.3 现场考察方案 |
| 4.3.1 测压钻孔布置原则 |
| 4.3.2 考察地点 |
| 4.3.3 测压钻孔设计 |
| 4.4 现场考察参数的测定及结果分析 |
| 4.4.1 瓦斯压力的测定方案 |
| 4.4.2 测压钻孔封孔施工 |
| 4.4.3 瓦斯压力测试结果分析 |
| 4.4.4 瓦斯流量的测定分析 |
| 4.5 透气性系数的测定 |
| 4.6 上保护层开采后保护范围划定 |
| 4.6.1 残余瓦斯含量的测定 |
| 4.6.2 上保护层开采沿倾向卸压角确定 |
| 4.6.3 上保护层开采沿走向卸压角确定 |
| 4.6.4 上保护层开采的安全超前距离 |
| 4.7 本章小结 |
| 第五章 结论与展望 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 附录 :攻读学位期间发表的论文与科研成果清单 |
| 致谢 |
（7）抽采钻孔孔周裂隙扩展机理及其检测技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 主要符号表 |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 抽采钻孔孔周弹塑性应力分布规律 |
| 1.2.2 抽采钻孔孔周煤岩体裂隙扩展机理 |
| 1.2.3 水-煤岩耦合孔周裂隙扩展机理研究 |
| 1.2.4 抽采钻孔孔周裂隙扩展检测技术研究 |
| 1.2.5 存在的主要问题 |
| 1.3 研究内容 |
| 1.4 研究方法和技术路线 |
| 2 应力重分布影响的孔周应力分布特征 |
| 2.1 煤岩基本力学参数测定 |
| 2.1.1 试样制备及实验装置 |
| 2.1.2 N1206工作面煤样力学特性测试结果 |
| 2.2 抽采钻孔孔周应力分布的特性分析 |
| 2.2.1 抽采钻孔孔周应力分布的影响因素 |
| 2.2.2 抽采钻孔孔周应力研究的基本假定 |
| 2.3 抽采钻孔孔周极限平衡区范围 |
| 2.3.1 Mohr-Coulomb强度准则的孔周极限平衡范围 |
| 2.3.2 Hoek-Brown强度准则的孔周极限平衡范围 |
| 2.3.3 统一强度准则的孔周极限平衡范围 |
| 2.4 抽采钻孔孔周应力重分布的极限平衡区范围 |
| 2.4.1 钻孔与巷道交叉模型的计算方法 |
| 2.4.2 钻孔与巷道交叉模型的应力分布特征 |
| 2.4.3 钻孔与巷道交叉模型的孔周极限平衡区范围 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 不同应力状态的抽采钻孔孔周裂隙扩展规律 |
| 3.1 抽采钻孔孔周破坏模拟试验 |
| 3.1.1 抽采钻孔孔周破坏模拟试验设计 |
| 3.1.2 抽采钻孔孔周变形观测方法 |
| 3.1.3 抽采钻孔孔周破坏试验及结果 |
| 3.2 抽采钻孔孔周破坏的变形演化规律 |
| 3.2.1 孔周破坏应力状态分区方法 |
| 3.2.2 抽采钻孔孔周破坏的应力状态分区 |
| 3.2.3 抽采钻孔孔周破坏的裂纹分布 |
| 3.2.4 抽采钻孔孔周径向位移演化规律 |
| 3.2.5 抽采钻孔孔周环向位移演化规律 |
| 3.2.6 抽采钻孔孔周裂隙扩展机理 |
| 3.3 抽采钻孔孔周破坏的应力演化 |
| 3.3.1 抽采钻孔孔周表面应力反演模型 |
| 3.3.2 应力反演参数选取及验证 |
| 3.3.3 抽采钻孔孔周渐进性破坏的表面应力演化规律 |
| 3.4 抽采钻孔孔周沿轴方向应力与裂隙分布特征 |
| 3.4.1 抽采钻孔孔周应力分布特征 |
| 3.4.2 抽采钻孔孔周裂隙分布特征 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 抽采钻孔孔周水－岩耦合裂隙扩展规律 |
| 4.1 抽采钻孔孔周水－岩耦合裂隙扩展规律试验研究 |
| 4.1.1 抽采钻孔孔周水－岩耦合试样制备过程 |
| 4.1.2 抽采钻孔孔周水－岩耦合裂隙扩展试验结果 |
| 4.2 抽米钻孔孔周水－煤岩亲合表面变形规律 |
| 4.2.1 抽采钻孔孔周水－岩耦合径向变形演化规律 |
| 4.2.2 抽采钻孔孔周水－岩耦合环向变形演化规律 |
| 4.3 抽采钻孔孔周水－岩耦合裂隙扩展演化规律 |
| 4.3.1 抽采钻孔周典型应力演化规律 |
| 4.3.2 抽采钻孔周水－岩耦合应力演化规律 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 抽采钻孔孔周水－岩耦合裂隙扩展的超声波特征 |
| 5.1 抽采钻孔孔周水－岩耦合超声波试验过程 |
| 5.2 抽采钻孔孔周裂隙扩展超声波功率谱密度分析 |
| 5.2.1 功率谱密度的计算方法 |
| 5.2.2 抽采钻孔周裂隙扩展的功率谱密度演化规律 |
| 5.2.3 抽采钻孔周水－岩耦合裂隙扩展功率谱密度演化规律 |
| 5.3 抽采钻孔孔周裂隙扩展超声波波形分析 |
| 5.3.1 波形相似度计算方法 |
| 5.3.2 抽采钻孔孔周裂隙扩展的波形演化规律 |
| 5.3.3 抽采钻孔孔周水-岩耦合裂隙扩展波形演化规律 |
| 5.4 抽采钻孔孔周裂隙扩展的等效宽度 |
| 5.4.1 抽采钻孔孔周裂隙等效宽度的计算方法 |
| 5.4.2 抽采钻孔孔周裂隙等效宽度计算修正 |
| 5.4.3 抽采钻孔孔周破坏过程中的等效裂隙宽度演化 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 抽采钻孔孔周裂隙检测技术及其在封孔质量检测的应用 |
| 6.1 抽采钻孔孔周裂隙检测技术 |
| 6.1.1 抽采钻孔孔周裂隙检测原理 |
| 6.1.2 抽采钻孔孔周裂隙检测装置设计 |
| 6.1.3 基于孔周裂隙检测的封孔质量检测与评价方法 |
| 6.2 抽采钻孔封孔质量现场检测试验 |
| 6.2.1 N1206及N2106工作面概况 |
| 6.2.2 井下封孔质量检测步骤 |
| 6.3 抽采钻孔封孔质量检测结果与分析 |
| 6.3.1 封孔质量检测的波形分析 |
| 6.3.2 封孔质量检测的功率谱密度分析 |
| 6.3.3 N1206及N2106工作面回风顺槽封孔质量检测结果 |
| 6.4 本章小结 |
| 7 结论 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 创新点 |
| 7.3 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| 1 在研期间发表学术论文 |
| 2 在研期间参与科研项目 |
| 3 应力反演主要源程序 |
（8）液态二氧化碳相变射孔致裂煤岩体增透机理及应用研究（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| 英文摘要 |
| 1 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 低渗煤层增透强化抽采技术国内外研究现状 |
| 1.2.2 CO_2-ECBM国内外研究现状 |
| 1.2.3 液态CO_2相变致裂技术国内外研究现状 |
| 1.2.4 煤岩体高压流体冲击致裂力学机理国内外研究现状 |
| 1.2.5 煤岩体卸压增渗机理国内外研究现状 |
| 1.3 本论文研究内容及其技术路线 |
| 1.3.1 研究内容 |
| 1.3.2 研究技术路线 |
| 2 煤岩基本物理力学性质测试 |
| 2.1 概述 |
| 2.2 煤岩物理力学参数测试 |
| 2.2.1 样品选择与制备 |
| 2.2.2 工业分析 |
| 2.2.3 SEM微观形态及EDS成分分析 |
| 2.2.4 压汞试验 |
| 2.2.5 煤岩CH4及CO_2等温吸附试验 |
| 2.2.6 基本力学性质测试 |
| 2.3 煤岩赋存原岩应力测试 |
| 2.3.1 地应力在液态CO_2相变射孔致裂增透过程中的作用 |
| 2.3.2 声发射Kaiser效应法原岩应力测试方法研究 |
| 2.3.3 钻孔套心应力解除法地应力测试 |
| 2.4 小结 |
| 3 液态CO_2相变射孔气体冲击动力特征理论及实验研究 |
| 3.1 概述 |
| 3.2 CO_2基本性质及其状态方程研究 |
| 3.2.1 二氧化碳基本性质 |
| 3.2.2 二氧化碳状态方程 |
| 3.2.3 二氧化碳相变射孔致裂过程相态分布特征 |
| 3.3 CO_2射流流体动力学基本方程 |
| 3.3.1 连续性方程 |
| 3.3.2 运动方程 |
| 3.3.3 能量方程 |
| 3.3.4 动量方程 |
| 3.3.5 湍流模型 |
| 3.4 液态CO_2相变射孔流体动力特征理论研究 |
| 3.4.1 高压气体冲击射流声速及马赫数 |
| 3.4.2 液态CO_2相变高压气体冲击射流出口速度及质量流量理论模型 |
| 3.4.3 定量液态CO_2相变高压气体冲击射流出口压力理论模型 |
| 3.4.4 液态CO_2相变高压气体冲击射流形态分区结构特征 |
| 3.4.5 高压CO_2 气体冲击射流速度分布特征 |
| 3.4.6 高压CO_2气体冲击射流动压分布特征 |
| 3.4.7 高压CO_2气体冲击射流打击力理论模型 |
| 3.5 液态CO_2相变射孔煤岩体致裂实验装置研发 |
| 3.5.1 系统主要结构组成 |
| 3.5.2 主要技术参数 |
| 3.5.3 系统主要功能及特点 |
| 3.6 液态CO_2相变高压气体射流冲击动力特征实验研究 |
| 3.6.1 实验方案 |
| 3.6.2 液态CO_2相变高压气体射流形态特征实验研究 |
| 3.6.3 液态CO_2相变高压气体射流速度与压力规律研究 |
| 3.6.4 高压CO_2气体射流打击力随系统初始压力变化规律研究 |
| 3.6.5 高压CO_2气体射流打击力随靶体距离变化规律研究 |
| 3.6.6 高压CO_2气体射流打击力随打击角度变化规律研究 |
| 3.7 小结 |
| 4 液态CO_2相变射孔冲击致裂裂隙扩展机理及数值模拟研究 |
| 4.1 概述 |
| 4.2 液态CO_2相变射孔冲击煤岩体起裂压力、起裂模型 |
| 4.2.1 地应力条件下倾斜钻孔孔壁应力分布 |
| 4.2.2 地应力条件下倾斜钻孔孔壁煤岩本体起裂模型 |
| 4.2.3 倾斜钻孔沿天然裂隙剪切破坏起裂压力及起裂模型研究 |
| 4.2.4 倾斜钻孔沿天然裂隙张性破坏起裂压力及起裂模型研究 |
| 4.3 地应力条件下倾斜钻孔优势致裂方向判断方法研究及应用 |
| 4.3.1 地应力条件下倾斜钻孔优势致裂方向判断方法 |
| 4.3.2 白皎煤矿液态CO_2相变射孔优势方向确定 |
| 4.4 液态CO_2相变高速气体冲击煤岩体起裂破坏力学机理研究 |
| 4.4.1 二氧化碳相变高速气体冲击煤岩体应力分布理论研究 |
| 4.4.2 二氧化碳相变高速气体冲击煤岩体破坏半径理论研究 |
| 4.5 煤岩体液态CO_2相变射孔致裂裂隙扩展及转向力学机理研究 |
| 4.5.1 含瓦斯煤岩体液态二氧化碳相变射孔致裂裂隙扩展规律研究 |
| 4.5.2 液态CO_2相变射孔煤岩体裂隙断裂准则 |
| 4.5.3 煤体液态二氧化碳相变射孔致裂裂隙转向机理研究 |
| 4.6 煤体液态二氧化碳相变射孔致裂及裂隙扩展规律模拟研究 |
| 4.6.1 数值模拟软件及原理介绍 |
| 4.6.2 模型建立及研究方案 |
| 4.6.3 不同地应力条件下液态CO_2相变射孔煤岩体致裂裂隙分布研究 |
| 4.6.4 不同射流压力条件下液态CO_2相变射孔致裂裂隙分布特征研究 |
| 4.6.5 液态CO_2相变射孔致裂裂隙扩展基本形态规律研究 |
| 4.7 小结 |
| 5 液态CO_2相变射孔冲击致裂裂隙扩展规律实验研究 |
| 5.1 概述 |
| 5.2 煤岩体液态CO_2相变射孔冲击破坏宏微观特征实验研究 |
| 5.2.1 实验方案 |
| 5.2.2 实验结果分析 |
| 5.2.3 实验结论 |
| 5.3 三轴应力条件下液态CO_2相变射孔致裂及裂隙扩展规律研究 |
| 5.3.1 类煤岩材料试件制备 |
| 5.3.2 实验方案及实验流程 |
| 5.3.3 不同初始压力条件下液态CO_2相变射孔致裂裂隙扩展规律研究 |
| 5.3.4 不同主应力比条件下液态CO_2相变射孔致裂裂隙扩展规律研究 |
| 5.3.5 不同力学强度试件液态CO_2相变射孔致裂裂隙扩展规律研究 |
| 5.3.6 含层理煤岩体液态CO_2相变射孔致裂裂隙扩展规律 |
| 5.3.7 含裂隙煤岩体液态CO_2相变射孔致裂裂隙扩展规律 |
| 5.3.8 实验结论 |
| 5.4 小结 |
| 6 低透煤层液态CO_2相变射孔致裂卸压增渗机理研究 |
| 6.1 概述 |
| 6.2 煤岩体液态CO_2相变射孔致裂增透作用机制分析 |
| 6.3 含瓦斯煤岩体卸压增渗实验及理论研究 |
| 6.3.1 含瓦斯煤岩体卸压增渗实验条件及方法 |
| 6.3.2 试验结果与分析 |
| 6.3.3 基于立方体结构的煤岩体卸压损伤渗透率模型研究 |
| 6.3.4 模型验证 |
| 6.4 穿层钻孔液态CO_2相变致裂抽采煤层瓦斯压降规律研究 |
| 6.4.1 穿层钻孔抽采过程煤层瓦斯压力分布模型建立 |
| 6.4.2 瓦斯抽采压降漏斗形态及其时效特征研究 |
| 6.4.3 瓦斯抽采压降漏斗随煤层物性参数变化规律研究 |
| 6.5 小结 |
| 7 低渗煤岩体液态CO_2相变射孔致裂增透技术应用研究 |
| 7.1 概述 |
| 7.2 液态二氧化碳相变射孔煤岩致裂技术装置研发 |
| 7.2.1 技术原理 |
| 7.2.2 系统主要结构 |
| 7.2.3 系统主要技术参数 |
| 7.2.4 系统的主要功能及优点 |
| 7.3 液态CO_2相变射孔致裂增透网格式ECBM方法研究及应用 |
| 7.3.1 白皎煤矿试验地点概况 |
| 7.3.2 现场试验及施工步骤 |
| 7.3.3 现场试验结果分析 |
| 7.3.4 液态CO_2相变射孔致裂网格式抽采方法应用及效果评价 |
| 7.4 松软煤层顺层钻孔液态CO_2相变射孔致裂增透技术应用 |
| 7.4.1 杉木树煤矿应用地点概况 |
| 7.4.2 松软煤层顺层钻孔液态CO_2相变射孔致裂增透试验研究 |
| 7.4.3 松软煤层顺层钻孔液态CO_2相变射孔致裂增透防突效果研究 |
| 7.5 小结 |
| 8 结论与展望 |
| 8.1 本文的研究成果及结论 |
| 8.2 主要创新点 |
| 8.3 后续研究工作及展望 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| A.作者在攻读博士学位期间发表的学术论文 |
| B.作者在攻读博士学位期间参与的科研项目 |
| C.作者在攻读博士学位期间申请的专利 |
| D.作者在攻读博士学位期间所获科技成果奖励及荣誉 |
| E.学位论文数据集 |
| 致谢 |
（9）滇东黔西地区煤层气井多场耦合渗流特征研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 煤岩应力-渗透率研究现状 |
| 1.2.2 多物理场耦合渗流研究现状 |
| 1.3 主要内容及技术路线 |
| 第2章 滇东黔西煤岩应力-渗透率实验 |
| 2.1 实验设备与原理 |
| 2.1.1 实验设备 |
| 2.1.2 实验原理 |
| 2.2 煤样准备与实验过程 |
| 2.2.1 煤岩样品描述 |
| 2.2.2 渗透率实验过程 |
| 2.3 煤样渗透率的实验结果 |
| 2.3.1 完整煤样的渗透率实验 |
| 2.3.2 裂缝煤样的渗透率实验 |
| 2.4 滇东黔西煤岩应力敏感性评价 |
| 2.4.1 应力敏感评价标准 |
| 2.4.2 滇东黔西煤岩应力敏感程度 |
| 2.5 小结 |
| 第3章 煤储层多物理场耦合模型的建立 |
| 3.1 模型基本假设 |
| 3.2 双重介质动态孔渗模型 |
| 3.2.1 裂隙的动态孔渗模型 |
| 3.2.2 基质的动态孔渗模型 |
| 3.3 多场耦合方程组 |
| 3.3.1 煤储层应力场控制方程 |
| 3.3.2 煤层气流动的控制方程 |
| 3.4 多场耦合模型的定解条件 |
| 3.4.1 应力场初始与边界条件 |
| 3.4.2 渗流场初始与边界条件 |
| 3.5 小结 |
| 第4章 多场耦合模型影响因素分析及应用 |
| 4.1 耦合模型的数值求解方法 |
| 4.1.1 COMSOL软件简介 |
| 4.1.2 耦合模型的退化验证 |
| 4.2 不同模型的差异性对比 |
| 4.2.1 数值模型的建立 |
| 4.2.2 气体压力分布对比 |
| 4.2.3 裂隙渗透率变化对比 |
| 4.2.4 煤层气产量变化对比 |
| 4.3 多场耦合模型影响因素分析 |
| 4.3.1 数值模拟方案 |
| 4.3.2 地应力的影响 |
| 4.3.3 裂隙发育程度的影响 |
| 4.3.4 初始裂隙渗透率的影响 |
| 4.3.5 初始基质渗透率的影响 |
| 4.4 耦合模型的工程应用 |
| 4.4.1 滇东黔西地区煤储层概况 |
| 4.4.2 数值模型及计算 |
| 4.4.3 产量模拟结果分析 |
| 4.5 小结 |
| 第5章 结论与认识 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
（10）应力载荷作用下煤层瓦斯扩散渗流各向异性特征研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究目的及意义 |
| 1.2 国内外研究进展 |
| 1.2.1 早期煤层瓦斯流动理论研究进展 |
| 1.2.2 煤-瓦斯固气耦合渗流研究现状 |
| 1.2.3 岩石渗透率和物性参数的各向异性 |
| 1.2.4 煤岩渗流-扩散各向异性研究现状 |
| 1.3 主要研究内容及创新点 |
| 1.3.1 主要研究内容 |
| 1.3.2 创新点 |
| 1.3.3 技术路线 |
| 2 各向异性渗流扩散方程的建立 |
| 2.1 气体各向异性渗流连续性方程 |
| 2.2 渗透率张量的计算 |
| 2.2.1 渗透率的方向性 |
| 2.2.2 各向异性渗透率的莫尔圆表示 |
| 2.2.3 主方向渗透率的计算 |
| 2.3 各向异性渗透率与应变之间的关系 |
| 2.3.1 Kozeny-Carman方程 |
| 2.3.2 各向异性平板流动模型 |
| 2.3.3 应变影响下的渗透率 |
| 2.4 各向异性渗透率与应力之间的关系 |
| 2.4.1 有效应力 |
| 2.4.2 方向压缩系数 |
| 2.4.3 方向变压缩系数 |
| 2.4.4 方向压缩系数下的渗透率 |
| 2.4.5 方向变压缩系数下的渗透率 |
| 2.5 气体各向异性扩散连续性方程 |
| 2.5.1 各向异性扩散系数的莫尔圆表示 |
| 2.5.2 主方向扩散系数的计算 |
| 2.5.3 柱状煤芯单向扩散常扩散系数模型 |
| 2.5.4 柱状煤芯单向扩散多尺度动扩散系数模型 |
| 2.6 本章小结 |
| 3 各向异性渗流-扩散规律实验研究 |
| 3.1 煤样制备 |
| 3.2 煤样参数测定 |
| 3.2.1 煤样基础参数测定 |
| 3.2.2 各向异性渗透率测试方法 |
| 3.3 实验系统 |
| 3.4 各向异性渗流-扩散实验 |
| 3.5 各向异性煤样的力学实验 |
| 3.5.1 煤力学性质测定 |
| 3.5.2 煤样破坏结果分析 |
| 3.6 本章小结 |
| 4 各向异性渗流-扩散实验结果与分析 |
| 4.1 各向异性渗流实验结果与分析 |
| 4.1.1 气压与各向异性渗透率的关系 |
| 4.1.2 围压与各向异性渗透率的关系 |
| 4.1.3 轴压与各向异性渗透率的关系 |
| 4.1.4 应力应变与各向异性渗透率之间的关系 |
| 4.2 各向异性扩散实验结果与分析 |
| 4.2.1 不同气压下的扩散 |
| 4.2.2 不同围压下的扩散 |
| 4.3 本章小结 |
| 5 各向异性煤层中抽采钻孔优化布置模拟 |
| 5.1 单孔抽采下的压力分布解析解 |
| 5.2 单一孔的抽采半径 |
| 5.3 钻孔布置方式优化 |
| 5.4 校验到现场渗透率条件下的钻孔布置优化 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历 |
| 学位论文数据集 |
四、Mathematical modeling for coupled solid elastic-deformation and gas leak flow in multi-coal-seams（论文参考文献）
- [1]采空区煤自燃氡气析出机理及运移规律研究[D]. 周斌. 太原理工大学, 2021(01)
- [2]基于解吸热效应的煤与瓦斯热流固耦合模型及其应用研究[D]. 郝建峰. 辽宁工程技术大学, 2021
- [3]地应力释放的构造煤储层响应特征与机理研究[D]. 张琨. 中国矿业大学, 2021(02)
- [4]吸附气体煤岩的宏-微观损伤力学机制研究[D]. 马正卫. 山东大学, 2021(09)
- [5]上保护层开采对下部特厚煤层卸压增透效应及保护效果考察研究[D]. 王磊. 西安科技大学, 2020
- [6]蒲溪井上保护层开采卸压影响规律数值模拟及现场考察[D]. 申晋豪. 湖南科技大学, 2019(05)
- [7]抽采钻孔孔周裂隙扩展机理及其检测技术研究[D]. 张磊. 西安科技大学, 2019(01)
- [8]液态二氧化碳相变射孔致裂煤岩体增透机理及应用研究[D]. 白鑫. 重庆大学, 2019
- [9]滇东黔西地区煤层气井多场耦合渗流特征研究[D]. 辛晓霖. 中国石油大学(北京), 2018(01)
- [10]应力载荷作用下煤层瓦斯扩散渗流各向异性特征研究[D]. 成墙. 河南理工大学, 2018(01)