含瓦斯煤岩流固耦合渗流特性数值模拟研究

"含瓦斯煤岩流固耦合渗流数值模拟 (2014年) - 杨小彬, 陶振翔, 蔡彬彬, 卢艳丽" 这篇论文主要探讨了含瓦斯煤岩在长时间效应下的变形规律以及其流固耦合渗流特性。研究人员采用了理论推导和数值模拟相结合的方法，结合含瓦斯煤岩的变形理论和瓦斯渗流的基本原理，来深入理解这一复杂现象。 在理论推导部分，研究者假设煤岩的渗透率与其体积应变呈正相关关系，并据此推导出体积应变与渗透率之间的理论关系式。这是一个重要的假设，因为它揭示了煤岩结构变化如何影响其内部气体流动的能力。渗透率是衡量材料允许流体通过其内部孔隙的难易程度的一个关键参数，对于瓦斯在煤岩中的迁移至关重要。 随后，研究团队利用COSOL Multiphysics软件进行数值模拟，模拟了含瓦斯煤岩在整个流固耦合过程中的行为，从而得到了关于含瓦斯煤岩渗流特性的详细信息。数值模拟是解决这类复杂系统问题的有效工具，它可以更直观地展示煤岩在受力或变形时，气体流动的变化情况。 研究结果显示，理论推导出的体积应变与渗透率的关系是合理的，这意味着煤岩的变形确实会影响其渗透率。特别是在煤岩处于弹性阶段时，随着体积应变的增加，煤岩的渗透率也会相应增大。这一点对于煤矿瓦斯抽采的参数设计具有重要的理论指导意义，因为优化抽采参数可以提高瓦斯抽取效率，降低矿井的安全风险。 关键词包括：煤岩、渗流、蠕变、流固耦合、分级加载，这些关键词揭示了研究的焦点，涵盖了地质力学、流体力学和矿井安全等多个领域。文章的发表也表明这一研究是在2014年8月的《辽宁工程技术大学学报(自然科学版)》上，这是一份科技期刊，专门刊载自然科学领域的研究成果。 这项研究对理解和预测含瓦斯煤岩的动态行为，以及制定更有效的煤矿瓦斯治理策略具有深远的影响。通过理论与实验的结合，科学家们能够更好地理解煤岩在瓦斯存在下的力学性质和流变特性，这对于保障矿井安全和提高资源利用效率具有重要意义。