LBM数值模拟揭示裂隙煤体瓦斯渗流增强效应

本文主要探讨了含裂隙煤体瓦斯渗流的数值模拟方法，特别是利用广义Lattice Boltzmann Method (LBM)进行的研究。LBM是一种经典的数值计算方法，尤其适用于处理多相流和复杂几何结构的问题。研究者通过对外力驱动和部分填充多孔介质的剪切渗流模式进行模拟，验证了LBM的有效性，能够精确模拟含有裂隙的煤体内部瓦斯的流动特性。 在研究中，发现裂隙内的流速明显高于煤基质内的流速，这意味着裂隙作为通道，显著加速了瓦斯的渗流过程。研究人员定量分析了裂隙宽度与渗流速度和流量的关系，结果显示，随着裂隙宽度的增加，渗流速度和流量也随之提升。然而，在裂隙宽度相同的情况下，煤体的渗透率对流速和流量的影响显著，渗透率较低的煤体在提高抽放效果方面更为明显。 对比不同方向的裂隙，顺流向裂隙对提高渗流速度和流量的作用较大，相比之下，垂直流向裂隙的影响相对有限。这一发现对于理解瓦斯在煤层中的流动路径和优化开采策略具有重要意义，特别是对于渗透性较差的煤层，优化裂隙分布和开发措施对于提高瓦斯抽放效率至关重要。 该研究还强调了在实际应用中，应重点关注与瓦斯流动方向一致或接近的裂隙，因为这些裂隙能有效引导瓦斯流动，从而在采掘过程中更有效地控制瓦斯逸出。整体来看，这项工作不仅提供了理论支持，也为煤炭行业的瓦斯管理提供了数值模拟工具和技术指导。 关键词：格子Boltzmann方法 (LBM)、裂隙煤体、瓦斯渗流 通过这篇论文，我们可以深入理解LBM在模拟复杂地质条件下的瓦斯渗流问题上的优势，这在煤炭开采和安全防范领域具有重要的实践价值。同时，它也促进了煤炭开采技术与数值模拟技术的结合，推动了该行业的科技进步。