内蒙古煤炭地下气化温度裂隙模拟研究

"煤炭地下气化覆岩温度场和裂隙场变化机制模拟研究" 这篇研究主要探讨了煤炭地下气化过程中覆岩温度场和裂隙场的变化机制，并通过模拟研究来验证模型的可靠性。该研究由中国矿业大学(北京)的学者赵明东、董东林和田康进行，发表于《矿业科学学报》2017年第2期。 首先，研究人员对我国内蒙古地区的煤炭地下气化研究区进行了实地考察，收集了气化煤层顶底板岩石的热物理参数数据。他们测量了不同岩性的岩石的比热容和导热系数，并基于这些数据建立了随温度变化的拟合曲线方程。这一步骤对于理解温度场如何在地质结构中传播至关重要，因为岩石的热特性直接影响热量的传递和积累。 接下来，利用COMSOL Multiphysics这一高级仿真软件，研究人员模拟了气化煤层覆岩的温度场情况。COMSOL Multiphysics是一款强大的多物理场模拟工具，能够精确模拟复杂的热流体动力学现象，如温度分布和热传导。通过模拟，他们能够分析温度场在时间和空间上的分布，这对于预测地下气化过程中可能产生的热效应至关重要。 根据温度场的分布情况，研究人员构建了一个阶段式的地下气化FLAC3D力学模型。FLAC3D是一款三维地壳动力学软件，适用于模拟岩土工程中的力学行为，包括裂缝的发展和扩展。通过调节模型中与实际温度对应的泥岩力学参数，他们实现了对顶板泥岩温度变化的反演，从而得到气化研究区的覆岩裂隙发育特征。 为了验证模型的准确性，研究人员将模拟得到的裂隙高度与实际测量值进行了对比。在统计学的5%置信水平下，相关系数R²达到了0.91，表明模拟结果与实际观测高度吻合，验证了所建立的力学模型在预测裂隙场发展方面的可靠性。 这项研究揭示了煤炭地下气化对覆岩温度场和裂隙场的影响，提供了定量分析这些影响的工具和方法。这对于煤炭地下气化工程的安全评估、环境保护以及优化开采策略具有重要意义。通过这种模拟研究，我们可以更好地理解和预测地下气化过程中的地质变化，从而制定更有效的预防措施和管理策略。