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基于含瓦斯煤岩固气耦合模型的钻孔抽采瓦斯三维数值模拟
基于含瓦斯煤岩固气耦合模型的钻孔抽采瓦斯三维数值模拟
摘要：在煤矿生产过程中，瓦斯是一种常见且危险的气体。为了减少瓦斯对矿井环境和人员安全的影响，钻孔抽采瓦斯技术被广泛应用。本文基于含瓦斯煤岩固气耦合模型，通过三维数值模拟方法，研究了钻孔抽采瓦斯的效果，并对局部瓦斯浓度分布进行了分析。
关键词：含瓦斯煤岩；固气耦合模型；钻孔抽采；数值模拟；瓦斯浓度分布
1.引言
煤矿瓦斯是一种主要的煤矿安全问题，它不仅对矿井环境造成污染，还对矿工的安全构成威胁。因此，瓦斯抽采技术在煤矿生产中得到了广泛应用。现有的研究主要集中在实验室和现场试验中，对瓦斯抽采进行了一定程度的研究。本文旨在通过数值模拟方法，研究钻孔抽采瓦斯对矿井中瓦斯浓度分布的影响，为瓦斯抽采技术的优化提供理论依据。
2.含瓦斯煤岩固气耦合模型
本文采用含瓦斯煤岩固气耦合模型，将煤岩固相和瓦斯气相进行耦合，建立了数学模型，描述了煤岩固气的运移行为。模型包括煤层和瓦斯空隙的几何结构、物理性质以及相应的运移方程。通过求解耦合模型，可以获得煤岩固气中的瓦斯浓度分布。
3.数值模拟方法
为了模拟钻孔抽采瓦斯的过程，本文采用了三维数值模拟方法。首先，将煤层中的瓦斯产生和运移行为建模，并假设适当的边界条件。然后，通过求解耦合模型的运动方程，计算瓦斯在煤岩固气中的运动轨迹和浓度分布。最后，根据计算结果，分析钻孔抽采瓦斯的效果。
4.数值模拟结果与分析
通过数值模拟，得到了钻孔抽采瓦斯的效果，并得到了局部瓦斯浓度分布图。分析结果表明，在钻孔附近瓦斯浓度较高区域，瓦斯抽采效果显著，瓦斯浓度得到了有效的降低。然而，在钻孔较远处，瓦斯浓度分布相对均匀，瓦斯抽采效果较差。从数值模拟结果可以看出，钻孔抽采瓦斯技术对于降低矿井中瓦斯浓度具有明显的效果。
5.结论
本文基于含瓦斯煤岩固气耦合模型，通过三维数值模拟方法，研究了钻孔抽采瓦斯的效果，并对局部瓦斯浓度分布进行了分析。数值模拟结果表明，钻孔抽采瓦斯技术对于瓦斯浓度的降低具有显著的效果。本研究为瓦斯抽采技术的优化提供了理论依据。
参考文献：
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