1 引言
1.1 研究目的和意義
1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
1.2.1 煤層及瓦斯賦存特征研究現(xiàn)狀
1.2.2 煤巖損傷及裂隙演化研究現(xiàn)狀
1.2.3 瓦斯吸附-解吸-滲流特性影響因素研究現(xiàn)狀
1.2.4 煤的滲透率模型及流固耦合模型研究現(xiàn)狀
1.2.5 煤層瓦斯抽采數(shù)值模擬研究現(xiàn)狀
1.3 主要研究內(nèi)容及技術(shù)路線
1.3.1 主要研究內(nèi)容
1.3.2 研究技術(shù)路線
1.3.3 創(chuàng)新之處
2 實驗系統(tǒng)搭建及前期準(zhǔn)備
2.1 低場核磁共振實驗系統(tǒng)
2.1.1 低場核磁共振理論概述
2.1.2 實驗系統(tǒng)和參數(shù)設(shè)置
2.1.3 譜面積換算模型的搭建
2.2 單軸壓縮力學(xué)特性和聲發(fā)射特征實驗系統(tǒng)
2.3 煤巖三軸吸附-解吸-滲流實驗系統(tǒng)
2.4 煤樣制備
2.4.1 煤樣的采集及制作
2.4.2 煤樣的工業(yè)參數(shù)分析
2.5 本章小結(jié)
3 高階煤的微觀孔隙結(jié)構(gòu)及力學(xué)特性和聲發(fā)射實驗研究
3.1 高階煤微觀結(jié)構(gòu)掃描電鏡測試
3.2 高階煤微觀結(jié)構(gòu)定量分析
3.2.1 高階煤的微觀結(jié)構(gòu)壓汞實驗
3.2.2 高階煤的微觀結(jié)構(gòu)低溫液氮實驗
3.2.3 高階煤的微觀結(jié)構(gòu)低場核磁共振實驗
3.3 各向異性高階煤力學(xué)特性及聲發(fā)射特征實驗研究
3.3.1 實驗步驟
3.3.2 實驗結(jié)果分析
3.4 本章小結(jié)
4 各向異性高階煤瓦斯吸附的低場核磁共振實驗研究
4.1 實驗方案
4.2 各向異性高階煤的瓦斯吸附量隨時間的變化規(guī)律
4.3 圍壓對各向異性高階煤瓦斯吸附的影響研究
4.4 各向異性高階煤在不同圍壓下吸附峰游離峰變化規(guī)律
4.5 本章小結(jié)
5 各向異性高階煤瓦斯?jié)B流實驗研究
5.1 實驗原理與方法
5.2 實驗方案
5.3 各向異性高階煤瓦斯?jié)B流實驗
5.3.1 各向異性高階煤在力學(xué)路徑1下滲透率的演化規(guī)律
5.3.2 各向異性高階煤在力學(xué)路徑2下滲透率的演化規(guī)律
5.4 各向異性高階煤滲透率演化差異分析
5.5 本章小結(jié)
6 各向異性煤巖的滲透率演化模型及流固耦合模型
6.1 模型的簡化與假設(shè)
6.2 煤層裂隙孔隙率模型
6.3 煤層各向異性滲透率演化模型
6.4 煤巖體變形場控制方程
6.4.1 應(yīng)力平衡方程
6.4.2 幾何方程
6.4.3 本構(gòu)方程
6.5 煤巖瓦斯?jié)B流場控制方程
6.5.1 連續(xù)性方程
6.5.2 氣體狀態(tài)方程
6.5.3 煤層瓦斯含量方程
6.6 瓦斯抽采鉆孔周圍煤體的流固耦合模型
6.7 本章小結(jié)
7 各向異性煤巖瓦斯抽采的數(shù)值模擬及模型驗證
7.1 多物理場數(shù)值模擬軟件介紹
7.2 模型驗證及結(jié)果分析
7.3 計算模型及參數(shù)確定
7.3.1 幾何模型及相關(guān)物性參數(shù)
7.3.2 初始條件及邊界條件
7.4 考慮各向異性流固耦合模型數(shù)值研究及結(jié)果分析
7.4.1 工程參數(shù)優(yōu)化研究
7.4.2 煤體物性參數(shù)對各向異性模型瓦斯抽采影響研究
7.4.3 鉆孔方位角對各向異性模型瓦斯抽采影響研究
7.5 瓦斯壓力敏感性分析
7.5.1 工程參數(shù)對各向異性模型瓦斯抽采敏感性分析
7.5.2 煤體物性參數(shù)對各向異性模型瓦斯抽采敏感性分析
7.5.3 鉆孔方位角對各向異性模型瓦斯抽采敏感性分析
7.6 滲透率各向異性順層多鉆孔瓦斯抽采優(yōu)化模擬研究
7.6.1 不同層理瓦斯壓力變化模擬結(jié)果分析
7.6.2 不同鉆孔間距優(yōu)化模擬研究
7.7 本章小結(jié)
參考文獻