含水煤层瓦斯抽采的气-液-固耦合数值模拟：影响因素与优化策略

本文主要探讨了含水煤层瓦斯抽采过程中的气-液-固耦合数值模拟方法。针对含水煤层特有的挑战，如瓦斯不易解析和渗透率低等问题，研究者构建了一个基于煤层孔隙-裂隙双重介质模型的框架。首先，他们分别建立了煤层孔隙渗透率和裂隙渗透率随时间和空间动态变化的模型，这有助于理解这些关键参数如何影响瓦斯的流动行为。 作者采用Navier型煤体变形控制方程，结合煤的本构方程、平衡方程以及几何关系，形成了一套多相耦合方程组，涵盖了气体、液体和固体（煤体）之间的相互作用。这些方程旨在模拟在水平应力、煤质硬度和煤层含水等因素影响下，瓦斯在抽采过程中的复杂动态行为。 研究发现，水平地应力的增加会使得煤体裂隙的张开度减小，从而降低了瓦斯的抽采效率。同时，煤层中残留的水分越多，其渗透性越差，导致瓦斯抽采量减少。这些发现对于优化含水煤层的瓦斯抽采策略具有重要意义，可以用来预测和评估在不同地质条件下瓦斯抽采的可能效果。 数值模拟作为一种强大的工具，在这一研究中被用来解决实际问题，它能够细致地模拟各种物理现象，帮助工程师们理解并预测含水煤层瓦斯抽采过程中可能出现的现象，为提升煤矿安全生产和生产效率提供科学依据。这项工作不仅深化了我们对含水煤层瓦斯流动机理的理解，也为实际工程操作提供了重要的理论支持和技术指导。