基于COMSOL的瓦斯抽采半径数值模拟

以山西某矿为试验矿井,采用COMSOL软件对瓦斯抽采半径影响因素进行了研究,研究结果表明:煤层的渗透率越大,抽采半径越大,当增大到某值时,可以不进行抽采,瓦斯可自由逸散;抽采半径随着负压的增大而增大,但影响较小,在进行瓦斯抽采时,可以不予考虑负压的影响;当地应力每增加3 MPa时,半径的减少幅度较小,地应力对抽采半径影响较小;随着钻孔直径的增大,抽采半径逐渐增大,前期,钻孔直径影响不大,中后期,钻孔直径对抽采效果影响较大。     

瓦斯抽采半径影响因素数值模拟分析

瓦斯事故严重威胁煤矿高产高效发展,瓦斯抽采对于煤矿安全具有重要意义,有效抽采半径对于瓦斯钻孔布置具有至关重要的作用,以山西某煤矿为实验矿井,基于广义偏微分方程以及瓦斯赋存和流动理论,采用COMSOL数值模拟软件对瓦斯抽采时间、钻孔直径、抽采负压对于钻孔有效抽采半径进行分析研究,研究结果表明,抽采时间对于有效抽采半径影响最大;瓦斯压力随着时间的增长呈现减少-稳定的变化趋势;钻孔半径和抽采负压对于有效半径影响较小,其最优结果为82 mm和10 kPa。     

瓦斯有效抽采半径影响因素的数值模拟研究

抽采半径测量不当会造成瓦斯事故的发生,因此准确计算有效抽采半径具有重要意义。为了研究相关因素对瓦斯有效抽采半径大小的影响,以瓦斯渗流理论为基础,根据达西定律和质量守恒定律,利用COMSOL Multiphysics数值模拟软件建立考虑煤岩变形控制方程的气固耦合数学模型。以阳泉矿区XY煤矿3~#煤层为例,通过提出压力差提高比的概念对比分析抽采负压和瓦斯压力的大小,并进一步通过数值模拟方法得出抽采负压、抽采时间和钻孔半径的大小对有效抽采半径的影响规律。结果表明,抽采负压对有效抽采半径的影响不大,有效抽采半径随着抽采时间和钻孔半径的增加而增大。     

瓦斯抽采钻孔布孔参数数值模拟

为研究合理的瓦斯抽采钻孔布孔参数,采用FLAC3D数值模拟的方法,分析了在巷道影响下钻孔破坏的过程。研究结果表明,平行布孔的钻孔孔壁应力集中程度一致,各个钻孔内部的应力分布相似。钻孔间距小于5倍开孔半径时,孔周煤体产生大范围塑性变形,导致孔壁稳定性差。布孔方式以及布孔间距对孔壁应力集中有较大的影响,采用平行布置方式比倾斜布孔方式的钻孔更为稳定,能够更为有效地保障瓦斯抽采。     

基于FLAC~(3D)的急倾斜厚煤层卸压瓦斯抽采数值模拟

运用FLAC~(3D)模拟软件,对大黄山煤矿的急倾斜厚煤层开采过程进行卸压瓦斯抽采的数值模拟,得出两层煤的应力分布规律及顶底板的位移变化规律。对中大槽煤层工作面底板煤岩层的受力特性进行分析,认为有必要对卸压区域煤体进行瓦斯预抽和卸压瓦斯抽采。根据现场实测数据得出,接替工作面残余瓦斯压力为0.21 MPa,残余瓦斯含量为2.873 m~3/t,可解析瓦斯量为0.563 m~3/t,可判定该区域内瓦斯抽采效果达标。     

煤层瓦斯抽采钻孔抽采半径考察技术研究

采用FLAC3D数值模拟软件研究了抽采钻孔周围应力、位移及瓦斯压力的分布特征,并在现场进行了抽采半径的实测,验证了数值模拟结果的正确性。研究表明:采用数值模拟和现场测试相结合的方法,能够方便、快速地确定抽采钻孔的合理布置间距,对节省抽采半径的考察时间和合理布置抽采钻孔有一定的指导意义。     

基于COMSOL Multiphysics的瓦斯抽采有效半径数值模拟

为了准确确定煤层钻孔预抽有效半径,以便合理布置本煤层预抽钻孔,建立了钻孔周围煤体的瓦斯流动模型,并利用COMS0L Multjphysics软件求解所建模型的解析解,通过模拟解算得出相应抽采条件及预抽时间内,钻孔抽采有效半径范围,为抽采钻孔的布置提供理论依据,从而实现最优的设计、最小的工程量和最佳的抽采效果.试验结果表明:在实际的工程应用中,根据模拟得出的瓦斯压力分布图可以确定有效抽放半径随抽采时间的变化关系,该方法克服了传统方法难于封口、测试过程繁琐等缺点,能够筒便且较准确的确定抽采半径范围.为工程实际提供理论依据.     

不同瓦斯压力条件下钻孔有效抽采半径的模拟分析

本文通过COMSOL Multiphysics对模拟原始瓦斯压力1.5MPa和瓦斯压力1MPa钻孔抽采过程中钻孔有效抽采的变化,说明不同区域钻孔有效抽采半径的不同,以此为不同区域的钻孔布置间距的确定提供依据。     

瓦斯有效抽采半径影响因素研究

为了研究瓦斯有效抽采半径影响因素,测定了煤层透气性系数、煤层瓦斯吸附常数、煤的坚固性系数和煤的工业分析等煤层瓦斯基本参数,建立了均质煤层单孔抽采模型,采用COMSOL数值模拟软件,模拟了不同抽采时间下瓦斯压力变化规律、不同孔深和抽采时间下瓦斯压力变化曲线。研究为类似矿井瓦斯有效抽采半径的设计提供理论基础。     

瓦斯抽采半径确定的数值模拟研究

为了研究钻孔抽采过程中煤层瓦斯的运移规律以及确定合理的抽采半径,基于煤体孔隙-裂隙双重介质的结构模型,建立了考虑吸附解吸的受载含瓦斯煤体瓦斯流动耦合方程。并实测鹤壁三矿二1煤层数值计算所需相关参数,采用COMSOL-Multiphysics数值模拟软件对钻孔周围的煤层瓦斯流动进行数值计算模拟,得到不同抽采时间内的有效半径,并根据模拟结果探讨了抽采负压对抽采效果的影响。最后通过模拟流量数据与现场实测流量数据的比较,两者结果基本一致,从而验证了数值模拟结果的正确性。     

FLAC3D数值模拟技术在瓦斯抽放中的应用

利用FLAC3D数值模拟技术,分析了平沟煤矿0908综采工作面煤壁前方卸压带、集中应力带发生的应力、应变及位移等,发现了顶板初次来压时煤壁前方应力变化情况及变形规律,找出了在卸压带煤层透气性增大的原因,为卸压带瓦斯抽放提供了科学的依据。     

基于FLAC3D数值模拟采场顶板变形和应力分布

矾山磷矿西采区矿体赋存于承压水下,为防止承压水沿开采裂隙灌入井下,现场采用点柱上向水平分层充填法采矿,通过FLAC3D数值模拟软件,对采场的顶板变形和应力分布进行分析,确保了采场安全开采。     

基于FLAC3D的节理岩体巷道锚注加固数值模拟

通过对节理面锚注加固抗剪切强度的力学推导,得出锚注加固在节理岩体巷道中的作用机理以及锚杆和注浆的联合应用增强和加固了围岩的支撑能力。通过FLAC^3D大型数值模拟软件,对节理化软岩巷道未支护、锚注加固时的岩体巷道围岩进行数值模拟分析研究,锚注加固对于改善节理化软岩巷道围岩的受力状况、限制巷道围岩变形量具有重大的作用,对节理裂隙岩体进行锚注加固是一种有效的节理岩体支护方法。     

基于FLAG3D的深部巷道围岩变形数值模拟

应用FLAC3D对东荣二矿深部巷道围岩变形进行数值模拟,在一定程度上起到理论指导作用,从分析结果可以看出喷锚注支护可以有效地控制围岩变形,改善巷道围岩应力分布,减小巷道位移量,提高围岩强度和自承能力,支护结构长期稳定,能够很好地解决深部破碎巷道围岩变形控制问题.     

基于FLAC~(3D)的竖井揭煤数值模拟研究与应用

以某矿井筒揭突出煤层为原型,利用FLAC3D软件构建计算模型,研究发现:竖井揭煤工作面下部存在"漏斗"型卸压区,卸压程度由井筒中心向四周逐渐降低。井筒四周、立井工作面前后存在应力集中区,竖井与煤层法距5 m时,煤层两帮开始出现应力集中区,应力集中区范围为距井筒外4~6 m。当竖井掘进入煤层后,煤壁由于受应力集中、煤体自身重力的影响,此时最容易发生煤与瓦斯突出的事故。为防止煤与瓦斯突出,采取"四步法"竖井揭煤措施,并得到了成功的应用,可以为其它矿井的井筒揭煤提供借鉴。     

似膏体充填开采沉陷的FLAC3D数值模拟

基于FLAC^3D数值模拟软件与Midas/GTS辅助建模技术,采用Mohr Coulomb本构模型,对西马煤矿南一采区工业广场保护煤柱范围内的1327工作面进行了似膏体充填开采后的地表移动变形预计分析,并将其结果与概率积分法预计结果进行比较,得出FLAC^3D模拟结果（该结果符合实测数据）。分析结果表明:FLAC^3D数值模拟不需要确定繁杂的参数,而是以实际钻取的煤岩的物理参数为计算依据,较概率积分法更为简捷;研究成果为似膏体充填开采沉陷预计分析探求了一种更为高效的研究方法,也是对于传统概率积分预计方法的有效补充。     

竖井开挖过程的FLAC3D数值模拟

针对山西某矿竖井开挖过程中的变形和破坏问题,以该矿竖井检查孔资料为地质背景,以地下300~400 m地层为研究对象,基于有限差分软件FLAC^3D对竖井开挖过程进行了三维数值分析,分别计算出未开挖前和每步开挖3 m后的应力和位移状态,进行井筒侧壁和底部变形规律的研究。数值计算结果表明：该竖井在开挖过程中底鼓的竖直位移最大值出现在开挖深度约为60 m处的低强度砂质泥岩,竖直位移最大值为12.99 mm;竖井开挖过程中侧壁变形在泥岩段明显大于砂岩段,侧壁变形的最大位移出现在开挖深度24 m的泥岩处,水平位移最大值为2.48 mm。在泥岩和砂岩接触部位易出现应力集中,建议在泥岩和砂岩分界处和泥岩段的井壁提高永久支护的强度。研究结果对该矿竖井的开挖具有较重要的参考价值。     

钻孔抽采有效半径数值模拟及现场考察研究

为了确定10410掘进工作面钻孔抽采有效半径,在煤层瓦斯流动理论和弹性力学的基础上,建立含瓦斯煤流固耦合模型。通过对COMSOL Multiphysics软件进行二次开发建立抽采钻孔模型。并利用钻屑解吸指标法进行现场实测考察,两者结果基本一致,验证了数值模拟的可靠性。     

石宝铁矿边坡滑坡FLAC3D数值模拟分析

石宝露天铁矿西北区A区边坡发生了大面积整体下滑,对生产造成了严重影响。通过现场调查研究,由于贯穿该区内的一条F16大断层以及两条优势节理J1、J2交互作用影响导致边坡失稳,形成滑坡,因此提出了削坡减载的治理措施。通过FLAC3D数值模拟分析验证,最终得出了外推32m的削坡治理方案,对边坡治理具有一定的参考意义。