煤与瓦斯突出多物理场分布特征的数值模拟研究
2021-05-10赵旭生刘延保
矿业安全与环保 2021年2期
关键词:物理
曹 偈,赵旭生,刘延保
(1.瓦斯灾害监控与应急技术国家重点实验室,重庆 400037; 2.中煤科工集团重庆研究院有限公司,重庆 400037)
2019年我国煤炭消费量占能源消费总量的57.7%[1],煤炭在未来相当长一段时间内还将作为主要能源存在。我国是世界上煤与瓦斯突出灾害最为严重的国家,近年来在大量关停突出煤矿,以及煤与瓦斯突出防治技术不断创新的背景下,煤与瓦斯突出事故呈现下降趋势。但由于煤矿井下条件的复杂性及煤与瓦斯突出防治技术的局限性,突出事故仍是影响煤矿安全生产的主要灾害之一。
目前,学者们普遍认可煤与瓦斯突出是地应力、瓦斯、煤岩物理力学性质综合作用的结果,并利用自主研制的大型煤与瓦斯突出模拟装置开展物理相似模拟试验[2-8],对突出机理进行进一步的量化分析,为灾害的预防控制提供了基础数据。但由于开展大型突出试验的难度较大且测试参数有限,在试验基础上利用数值分析方法对突出过程煤与瓦斯等参数的变化规律进行研究具有重要意义。徐涛[9]、王路军[10]、颜爱华[11]、刘超[12]等科技工作者利用RFPA数值分析软件研究了突出过程应力场、渗流场等的变化规律;刘雪琴等[13]构建了突出过程含瓦斯煤压力场控制方程,以阳煤五矿赵家分区煤矿为例,利用Fluent软件分析了掘进过程中瓦斯压力、渗透率演变规律;崔聪[14]利用Abaqus软件构建三维有限元模型,分析了不同水平应力条件下突出洞穴形体的孕育特征,并应用平煤八矿突出现场洞穴特征与数值模拟结果进行分析比较,证实了该方法的准确性;……
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