1、完成日期： 课 题名 称中文：高应力矿井瓦斯运移规律模拟研究英文：High simulation research on mine gas migration law选 题来 源 科研项目 学习选题 兴趣选题信息调研要点需要查证的内容要点：1、了解国内外瓦斯运移研究现状及难点；2、了解国内深矿井开采技术现状及技术难点；3、了解Comsol multiphysics在模拟瓦斯抽采过程中瓦斯运移方面的应用；4、分析深矿井影响瓦斯渗流规律的因素；5、研究开采深度的增加对瓦斯运移造成的影响；6、地热在深矿井内变化规律及测量；7、热固流耦合模拟技术及其发展；8、温度对煤层中瓦斯解吸率的影响规律；9、建立
2、深矿井瓦斯运移与地应力、地热温度等因素的物理计算模型。信息调研方法常规检索法 引文法 实地考察 访谈法 文 献 信 息 检 索检索范围1、CNKI中国学术文献总库1999年 - 2015年5月 2、万方中国学位论文库1999年- 2015年5月3、维普中国科学引文数据库1999年- 2015年5月4、EI Engineering village 21970年- 2015年5、ISI Web of science1999年- 2015年6、AGU Journals1997年- 2015年 7、Elsevier SD1999年- 2015年8、SpringerLink1999年- 2015年文献信
3、 息检索词和式1、检索词（中文英文）（1）多物理场耦合（comsol）/comsol（2）深矿井/coal mining in deep mine（3）高地应力/ high stress（4）煤矿/ coal mine（5）瓦斯/ gas（6）运移/methane gas migration（7）解吸/ desorption（8）吸附/ adsorb2、检索式（1）and（2）+（3）and（4）+（5）and（6）+（7）+（8）信结果1胡社荣, 彭纪超, 黄灿, 等. 千米以上深矿井开采研究现状与进展J. 中国矿业, 2011, 20（7）: 105-110.【摘要】要借鉴国外深部矿产开采
4、的理论与技术措施的经验,厘清国外深部开采矿山（井）的基本情况应该是首要的问题;同样,研究中国大陆的深部矿产开采也是一样。通过国外超千米金属矿山和一些国家的煤矿开采情况的梳理,基本厘清了20世纪80年代初,联邦德国煤矿开采深度已达1443m;80年代中期,国外开采深度超千米的金属矿山至少有79座;到90年代,已达80多座;目前为百座以上。1977年,我国赵各庄煤矿开拓水平深度达1056.7m;1990年,开采深度达1056.8m ,开拓深度达1154.5m。目前,山东省新汶孙村矿开采深度达1350m;国内开采深度超千米的矿井至少17座。这些深矿井主要分布于大兴安岭-太行山以东,秦岭-大别山以北地
5、区。这一研究,对于我国21世纪以来关于深部资源勘探与开采的设题研究的进一步决策,具有很重要的意义.2胡千庭, 孟贤正, 张永将, 等. 深部矿井综掘面煤的突然压出机理及其预测J. 岩土工程学报, 2009 （10）: 1487-1492.【摘要】针对淮南矿区深部矿井丁集煤矿煤的突然压出区域瓦斯地质特征,分析了综掘面煤的突然压出摩擦滑动失稳力学机制,并研究得出了其预测敏感指标钻屑量及、钻孔瓦斯涌出初速度及衰减系数的临界值。创新性地提出了采用孔深系数预测以地应力为主导作用的低指标突出,并可提高预测准确率,在试验区近3000m巷道掘进过程中,预测不突出危险率87%,不突出准确率100%,其研究成果对
6、类似矿井异常瓦斯动力灾害治理具有重要借鉴作用。3 许灿荣. 基于COMSOL的近距离下保护层开采瓦斯流动模型D. 河南理工大学, 2012.【摘要】采用数值模拟方法对保护层工作面上覆岩层和被保护层应力分布、瓦斯运移规律进行深入研究，并利用平面应变压缩实验得出了煤应力作用下煤体渗透性特征。结合瓦斯卸压流动理论，构建了基于COMSOL的近距离下保护层开采瓦斯流动耦合模型;利用COMSOL Multiphysics软件求解得到整个流场瓦斯分布与运移规律，并实现了结果的可视化；利用该模型对豫西矿区不同覆岩条件下保护层开采效果进行预测。4 陆秋琴. 地下煤矿瓦斯运移数值模拟及积聚危险性评价研究D.西安建
7、筑科技大学, 2010.【摘要】应用LBM对地下煤矿瓦斯运移进行模拟计算并对瓦斯积聚的可能性进行评价,掌握地下煤矿瓦斯运移规律,为矿山安全管理提供决策依据。5 高尔新, 邸建友, 狄燕涛. 矿井深度对甲烷气体解吸量影响规律研究J. 煤炭技术, 2014, 7: 093.【摘要】根据新汶矿业集团孙村煤矿13#煤层的地质资料及实验室分析,运用数值计算软件拟合出了孙村煤矿地温与深度的关系式,并在此基础上根据实验室实验得出了该煤层甲烷气体的解吸量与矿井深度的关系式。6 戚灵灵, 彭信山, 王兆丰, 等. 基于 COMSOL 模拟的无烟煤合理吸附平衡时间研究J. 煤矿安全, 2015, 46（3）: 5
8、1-53.通过Comsol软件建立模型,模拟瓦斯在煤内的吸附扩散过程,从而研究无烟煤达到吸附平衡所需时间。研究表明,对于无烟煤,标准中规定的吸附平衡4 h并不足以使瓦斯完全吸附在煤的孔隙中,测试无烟煤的瓦斯吸附常数时,应延长其吸附平衡时间。7 丁厚成. U+ L 型通风采空区瓦斯运移数值模拟与实验研究J. 自然灾害学报, 2012, 21（6）: 192-198.【摘要】依据渗流理论和质量守恒定律，建立综采采空区瓦斯运移方程并在矿区验证；从数值模拟和实验结果证明采用FLUENT 数值模拟方法研究采空区瓦斯运移规律是合理可行；U+L型通风可明显降低工作面和上隅角瓦斯浓度。8 王魁军, 张兴华.
9、中国煤矿瓦斯抽采技术发展现状与前景J. 中国煤层气, 2006, 3（1）: 13-16.回顾中国煤矿瓦斯抽采技术的发展历程,介绍了近年来煤矿瓦斯抽采新技术的发展,较详细地阐述了适合于中国煤层瓦斯赋存条件的几种典型抽采方法,并对中国的瓦斯抽采技术的发展趋势做出了展望。9 韩磊. 热流、固耦合模型的瓦斯抽采模拟J. 辽宁工程技术大学学报: 自然科学版, 2013 （12）: 1605-1608.根据煤体变形和瓦斯渗流的基本理论,同时考虑温度效应影响,建立含瓦斯煤解吸、吸附作用的热流、固耦合模型.应用该模型模拟研究了初始温度不同的煤层在瓦斯抽采过程中煤层温度的演化规律及抽采孔周围瓦斯压力和瓦斯含量
10、的变化规律,其结果对于深入理解瓦斯抽采作用机理并采取相应的瓦斯预防和控制措施具有重要的理论和实践意义.10 韦善阳, 马科伟, 李波波. 基于 COMSOL-Multiphysics 研究煤与瓦斯突出J. 煤, 2010, 5: 006.文章分析多物理场耦合分析软件COMSOL- Multiphysics在研究煤与瓦斯突出方面的可行性和优越性,并指出其实现方式和技术路线。介绍新的研究煤与瓦斯突出的工具和提出研究煤与瓦斯突出的另一个视角。12 Zhao, Chongbin,Valliappan, S, Finite element modelling of methane gas migrati
11、on in coal seamsJ Computers & Structures,1995,55（4）:625-629.【摘要】本文从相关的物理原理对煤层瓦斯运移控制方程进行推导，介质形变、两相流及固气转化等影响因子也纳入分析范围。由于方程本身具有复杂性及非线性性质，本文将提出有限元法，用以解决甲烷气体在多孔介质的迁移问题。此外, 本文给出了相关的有限元公式详细推导过程。13 D. Jasinge, P.G. Ranjith, S.K. Choi，Effectsof effectivestresschanges onpermeabilityof latrobe valley browncoal
12、J.Fuel,2011 :1292-1300.【摘要】本文利用重组煤炭标本与自然煤的对比实验探究了地应力增大及煤体肿胀是如何影响煤层的透气性的，结果表明当应力增加时，重组煤的透气性与自然煤的透气性相当。14 Beamish, B Basil,Crosdale, Peter J, Instantaneous outbursts in underground coal mines: An overview and association with coal type. International Journal of Coal Geology, 1998.【摘要】本文从煤矿粒径大小，煤体压力大小等
13、方面讨论了煤层瓦斯解吸速度的快慢，以及对瓦斯解吸速度对瓦斯爆炸的影响。15 Kulatilake. Investigation of stability of a tunnel in a deep coal mine in ChinaJ. International Journal of Mining Science and Technology,2013.【摘要】利用3DEC软件建立模拟周围的高应力条件下的3D矿道，通过该技术检验不同形状的深矿井抗高应力效果。16 Valliappan, S,WOHUA, Z, numerical modeling of methane gas migrat
14、ion in dry coal seamsJ. International Journal for Numerical and Analytical Methods in Geomechanics, 1996.【摘要】本文建立了一个煤层瓦斯运移规律的数学模型，主要焦点是固体煤的气体流动和变形之间的耦合，并研制出的一种有限元模型模拟煤层中瓦斯运移压力和浓度的分布。17 Zhou, Hongwei, Numerical simulation of gas flow process in mining-induced crack networkJ. International Journal of Mining Science and Technology,2012.【摘要】本文建立了基于煤矿综采工作面的二维物理模型模拟瓦斯流动，并应用comsol-physics对矿井缝隙内的瓦斯运移进行多场模拟以研究其运移规律。18 C.Karacan,Numerical
