考虑吸附解吸的受载含瓦斯煤渗流规律与
Study on Gas Seepage Law of Coal Containing Gas and Gas-Solid Dynamic Coupling Model Considering Adsorption and Desorption
申请人姓名： 秦恒洁
指导教师： 超疏水魏建平 教授
王登科 副教授
学位类别： 工学硕士
专业名称： 矿业工程
研究方向： 瓦斯灾害预测与防治
河南理工大学安全科学与工程学院
二○一四年六月
河南理工大学
学位论文原创性声明
中韩fta
本人郑重声明：所呈交的学位论文：考虑吸附解吸的受载含瓦斯煤渗流规律与气固动态耦合模型研究，是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。论文中除了特别加以标注和致谢的地方外，不包含任何其他个人或集体已经公开发表或撰写过的研究成果。其他同志对本研究的启发和所做的贡献均已在论文中作了明确的声明并表示了谢意。
本人愿意承担因本学位论文引发的一切相关责任。
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年 月 日
河南理工大学
学位论文使用授权声明
本学位论文作者及导师完全了解河南理工大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留和向有关部门、机构或单位送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅，允许将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索和传播，允许采用任何方式公布论文内容，并可以采用影印、缩印、扫描或其他手段保存、汇编、出版本学位论文。
保密的学位论文在解密后适用本授权。
学位论文作者签名： 导师签名：
年 月 日 年 月 燃烧匙日
保定师范学校
图分类号：TD713 密 级：公开
UDC： 622 单位代码：10460 考虑吸附解吸的受载含瓦斯煤渗流规律与 气固动态耦合模型研究 Study on Gas Seepage Law of Coal Containing Gas and Gas-Solid Dynamic Coupling Model Considering Adsorption and Desorption 申请人姓名 | 秦恒洁 | 申请学位 | 工学硕士 | 学科专业 | 胡桃夹子:魔境冒险矿业工程 | 研究方向 | 瓦斯灾害预测与防治 | 导师 | 魏建平 | 职称 | 教授 | | 王登科 | 职称 | 副教授 | 提交日期 | 2014年6月 | 答辩日期 | 2014年6月2日 | | | | |
河南理工大学 |
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致 谢
求学七载矿业高教发源地，谨记一生天高地厚导师恩！
本文是在恩师魏建平教授悉心指导和关怀下完成的，没有导师的指导、鼓励及资金上的大力支持，论文不可能顺利完成。三年的言传身教，从研究方向的选择、论文的选题、论文撰写、审校和定稿过程中都倾注着恩师大量的心血和精力！三年的学习生活里，恩师不仅让我在学业上得到了进步和提高，更用他超前的学术眼光、精益求精的治学态度、科学高效的工作方法、高尚质朴的人格魅力，为我今后的学习生活指明了方向。在此谨向恩师致以我最崇高的敬意和最衷心的感谢！ 在此，也衷心的感学王登科老师在我三年的研究生生活以及在完成论文的过程给予我很多无私精心的帮助，得益于王老师的指导与帮助才有了我的进步，再次感谢王老师。同时感谢姚邦华老师在论文数值模拟过程中给予我的指导与帮助。
感谢温志辉老师、王云刚老师、刘勇老师、李波老师、徐向宇老师、巩建中老师在实验系统搭建、论文撰写、现场调研和学习生活等方面给予的大力支持和帮助。
感谢学院435工作室同学们在学习和生活中给予的关心和照顾。
感谢河南理工大学在我七年的学习生活中提供的优雅的学习环境和浓郁的学习氛围，感谢学校研究生处、安全科学与工程学院的领导和老师在我七年学习生活中给予的悉心教导和培养。
感谢父母的养育之恩，感谢他们二十多年辛勤无悔地付出、无微不至地关怀和一如既往地支持，感谢我的女朋友李栋浩对我长期的支持和鼓励。情深似海，恩重如山，无以为报，唯有在学业上孜孜以求，才能不辜负他们的殷切期望。
感谢各位专家、教授在百忙之中抽出宝贵的时间审阅本文，在此向您们表示最诚挚的谢意！
摘 要
煤层瓦斯是威胁矿井安全生产的主要危险源之一，同时作为一种清洁、高效的能源又具有很高的抽采利用价值。本文基于煤体孔隙-裂隙双重介质的结构模型，分析研究了瓦斯在煤 体内部的储集方式、运移规律及产出理论，为受载煤体瓦斯流动数学模型的建立提供了理论基础。
本文假设处于吸附状态的瓦斯在煤体基质中的扩散和处于游离状态的瓦斯在煤体裂隙中的渗流共同组成了煤体瓦斯的流动场。裂隙及大孔隙中游离瓦斯在煤层中的运移规律遵从达西定律，小孔隙中吸附态的瓦斯在煤体中运移规律遵从菲克扩散定律。流动的发生导致原本的吸附解吸动态平衡被打破，孔隙系统与裂隙系统中的煤体瓦斯要发生质量交换。基于以上基本原理，在合理假设的基础上建立了受载含瓦斯煤体瓦斯流动数学模型。并考虑瓦斯流动过程中煤体有效应力变化及吸附膨胀效应等综合因素影响，建立了煤体孔隙度及渗透率的动态演化模型。
本文以含瓦斯原煤实验煤样为研究对象，利用自行研发的含瓦斯煤热-流-固2014年国际工程科技大会-力耦合吸附-解吸-渗流实验系统，进行了受载含瓦斯煤体渗流解吸实验，并采用非吸附性气体氦气（He）标定的方法进行了受载煤体孔隙度测定实验。通过上述实验测取了受载煤体在不同吸附平衡压力下的煤样初始渗透率及初始孔隙度，为受载煤体瓦斯流动模型的数值计算提供必要参数数据。
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