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顺煤层钻孔抽放瓦斯数值模拟与应用
摘要：
随着煤炭资源的开采，瓦斯抽放越来越成为重要的工作内容，尤其是在煤层气开发中，需要进行大量的抽放瓦斯工作。本文通过研究顺煤层钻孔抽放瓦斯的数值模拟，建立了相应的数学模型，并对其进行了应用。研究表明，通过数值模拟可以有效地预测抽放瓦斯的效果，为实际工作提供指导和决策依据。
关键词：
顺煤层钻孔，抽放瓦斯，数值模拟，应用
1.引言
随着煤炭资源的开采和利用，瓦斯抽放变得越来越重要，因为它不仅可以提高煤炭采集率，还可以减少煤矿事故发生的可能性。因此，大量的研究正在进行中，以探索更好的瓦斯抽放方法。其中，数值模拟方法是一种常用的方法，其可以预测瓦斯抽放的效果，并为实际工作提供指导和决策依据。
2.研究背景
顺煤层钻孔是一种常用的方法，它可以在煤层中钻孔并进行抽放瓦斯。然而，这种方法需要考虑许多因素，如煤层性质、瓦斯运移规律等。因此，通过数值模拟来研究顺煤层钻孔抽放瓦斯是非常必要的。
3.研究目的
本文的目的是通过数值模拟，研究顺煤层钻孔抽放瓦斯的效果，并为实际工作提供指导和决策依据。
4.数值模拟方法
4.1研究对象
本文研究的对象是顺煤层钻孔抽放瓦斯的过程。在数值模拟中，我们需要考虑煤层的结构特征、瓦斯的物理性质、煤层中的气体运移规律等因素。
4.2建立数学模型
建立数学模型是研究的关键步骤之一。在本文中，我们基于质量守恒和能量守恒原理，建立了如下瓦斯运移模型：
∂ρg/∂t+∇(ρgu)=∇(Dg∇ρg)-Sh
其中，ρg表示瓦斯密度，u表示瓦斯速度，Dg表示瓦斯扩散系数，Sh表示瓦斯吸附作用。
4.3数值求解方法
在求解数学模型时，我们采用了有限元法（FEM），通过分离有限元来进行计算。数值模拟所需的计算机程序由MATLAB编写而成，主要包括数学模型转化和有限元离散过程。
5.研究结果
通过数值模拟，我们得出了如下结论：
1）在顺煤层钻孔过程中，瓦斯抽放效果随着钻孔深度的增加而逐渐减弱。
2）不同区域的煤层瓦斯浓度差异较大，因此，在实际工作中需要考虑钻孔的位置和方向。
3）瓦斯抽放的效果还受到煤层压力的影响，压力越大，瓦斯运移速度越慢，抽放效果越低。
6.应用与展望
本文的数值模拟方法可以为实际工作提供指导和决策依据。未来，我们将进一步研究煤层瓦斯运移规律和抽放方法，探索更加高效的瓦斯抽放方案。