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低渗透突出煤破坏过程中瓦斯运移规律研究
低渗透突出煤破坏过程中瓦斯运移规律研究
摘要：低渗透突出煤破坏过程中的瓦斯运移规律对矿山安全生产具有重要意义。本文综合了国内外相关研究成果，通过实验与数值模拟相结合的方法，分析了低渗透突出煤破坏过程中瓦斯运移的规律。实验结果表明，低渗透突出煤破坏过程中瓦斯运移主要通过扩展裂隙进行，而裂隙网络的连通性对瓦斯运移具有重要影响。数值模拟结果表明，外界应力和裂隙网络的形态对瓦斯运移的速率和方向有重要影响。研究结果对于矿山安全生产提供了理论依据和技术支撑。
关键词：低渗透；突出煤；瓦斯运移；裂隙网络；数值模拟
1.引言
低渗透突出煤是一种具有高瓦斯含量和高自燃性的煤层，其突出破坏过程中瓦斯运移规律对矿山安全生产具有重要意义。然而，由于低渗透煤层的特殊性，瓦斯运移规律相较于普通煤层更为复杂。因此，研究低渗透突出煤破坏过程中的瓦斯运移规律具有重要的理论和实际意义。
2.实验方法
本研究选取了典型的低渗透突出煤样本，并通过实验方法进行了瓦斯运移规律的研究。首先，将煤样切割成适当大小的样本，并进行预处理以排除表面气体的干扰。然后，通过流动实验装置施加一定压力梯度，观察煤样内瓦斯运移的情况。同时，通过压力传感器和热电偶等传感器获取实验数据，以分析瓦斯运移的速率和路径。
3.实验结果与分析
实验结果表明，低渗透突出煤破坏过程中的瓦斯运移主要通过扩展裂隙进行。裂隙网络的连通性对瓦斯运移具有重要影响。当裂隙网络连通时，瓦斯可以沿着裂隙网络快速传播；当裂隙被封闭或分隔时，瓦斯的运移受到限制。因此，裂隙网络的形态和连通性对瓦斯运移的速率和路径具有重要影响。
4.数值模拟方法
为了更深入地研究低渗透突出煤破坏过程中的瓦斯运移规律，本研究采用了数值模拟方法。首先，根据煤样的物理参数和实验数据建立了煤样的数值模型。然后，通过有限元方法求解了煤样内的应力场和瓦斯运移场。最后，通过改变外界应力和裂隙网络的形态等参数，研究了它们对瓦斯运移的影响。
5.数值模拟结果与讨论
数值模拟结果表明，外界应力对瓦斯运移的速率和方向有重要影响。当外界应力较小时，瓦斯运移速率较快，且主要沿着裂隙网络方向传播；当外界应力较大时，瓦斯运移速率较慢，且可能会发生反向运移。此外，裂隙网络的形态对瓦斯运移也有重要影响。当裂隙网络连续且呈直线形状时，瓦斯运移速率较快；而当裂隙网络分散或呈曲线形状时，瓦斯运移受到限制。
6.结论
综合实验与数值模拟的研究结果，可以得出以下结论：
（1）低渗透突出煤破坏过程中的瓦斯运移主要通过扩展裂隙进行。
（2）裂隙网络的连通性对瓦斯运移的速率和路径具有重要影响。
（3）外界应力和裂隙网络的形态对瓦斯运移的速率和方向有重要影响。
研究结果对于矿山安全生产提供了理论依据和技术支撑，对于制定煤矿瓦斯防治措施具有重要意义。然而，本研究还存在一些局限性，如实验样本数量有限、数值模型的精确度有待提高等，需要进一步研究和改进。