煤层瓦斯流动理论模拟研究

研究煤层中瓦斯流动规律对于预防煤与瓦斯突出，改善煤层瓦斯抽放率和煤层气开发利用具有现实意义。煤层瓦斯流动理论的研究已有40多年的历史，在探求煤层内瓦斯运移机理方面先后发展了：线性渗透理论，线性扩散理论，渗透—扩散理论，非线性渗透理论，以及考虑地应力场，地温场，及地电场等地物场对煤层瓦斯流动场具有显著的作用和影响，多煤层系统瓦斯越流理论等等，在一定的简化假设下，已形成了较严密的理论体系，并在煤矿安全生产中起到了一定的作用。但是，由于煤层内瓦斯运移是一个非常复杂的过程，这不仅与煤的结构有关，而且受到众多因素的影响。故不同的理论有其相应的适应条件。 本文在前人研究成果的基础上，对线性渗透理论模型(达西定律)、线性扩散理论模型(菲克定律)、渗透—扩散理论模型、非线性(1)渗透理论模型、非线性(2)渗透理论模型的控制方程进行了推导。 采用有限差分法对五种煤层瓦斯流动模型编制了基于Visual C++环境下并利用matcom调用matlab语言进行绘图的应用程序(煤层瓦斯流动模拟程序)，该程序含有多个模块，且有良好的用户界面和解算绘图功能。 运用该应用程序分别在1巷道煤壁、2回采工作面、3抽放钻孔条件下，分两种情况：1渗透率为常数，2渗透率(在矿山压力的影响下)为变数，对五种瓦斯流动模型进行了模拟分析和比较。从而得出不同模型之间的差别与联系。