采矿与安全工程学报 ›› 2022, Vol. 39 ›› Issue (5): 1051-1060.doi: 10.13545/j.cnki.jmse.2021.0186
郝建峰， 梁冰， 孙维吉， 石占山， 施永威， 赵航
摘要： 为揭示煤与瓦斯的热流固交叉耦合关系 ,采用文献调研和理论分析的方法 ,探讨了含瓦斯 煤应力场、渗流场和温度场的相互作用关系 , 阐明了各耦合项中蕴含的耦合关系 ,建立了煤层变形-瓦斯渗流-温度变化耦合作用模式 ,分析了煤与瓦斯热流固耦合作用的研究进展、存在的问题及后 续研究方向 ,在现有耦合关系基础上增加了应力作用下的瓦斯吸附/解吸特征以及不同地质条件 和开采条件下的解吸热效应特征 , 完善了煤与瓦斯热流固耦合关系。 研究结果表明 : 已有的一 些 耦合关系存在方程形式不统一、普适性较弱等特点 ,且尚有一 些耦合关系没有建立合适的方程 ,应力场和渗流场的耦合作用中缺少应力作用下的瓦斯吸附/解吸特征 ; 解吸热源方程和吸附瓦斯量 方程的适用条件、准确性及各种形式的方程存在的差异有待进一 步研究 ; 温度作用下的煤体物理 力学参数变化方程普适性较弱 ,只能说明特定条件下温度场和应力场的耦合作用 ; 已建立的热流 固耦合模型中忽略了表示热能与应变能之间相互转化的耦合关系。对后续研究提出了几点建议 : 耦合机理研究方面 ,建议对应力作用下煤层瓦斯的吸附/解吸特征进行研究 ;建议对特殊的地质构 造和开采条件下煤层中不同位置处的解吸热效应、变形能和摩擦热的演化特征等开展现场监测、 实验室实验和数值模拟研究工作 ; 建议对温度场、渗流场、应力场之间耦合影响的大小进行研究 ; 在解耦计算方面 ,应开发大型的国产计算软件。研究成果对于完善煤与瓦斯热流固耦合理论和预 防煤与瓦斯突出具有重要的理论和实际意义。
中图分类号:
