采空垮落区瓦斯非线性渗流-扩散模型及其求解

杨天鸿^1,2，陈仕阔¹，朱万成¹，霍中刚²，姜文忠²

1. 东北大学采矿工程省重点实验室2. 煤炭科学研究总院抚顺研究院

摘 要：根据高强度快速推进条件下大空间采空垮落区瓦斯运移的特点,按照渗流力学理论,将采空区视为连续的渗流空间,瓦斯在采空区实际是机械弥散和分子扩散引起的散布过程,通风风流流动状态是由工作面湍流向采空区深部层流的过渡状态.运用质量守恒定律和非线性渗流方程,提出基于Fick扩散定律和Brinkman方程的瓦斯扩散-通风对流运移模型,综合考虑了流体压力梯度和动能作用,比较适合采空垮落区的风流运动和瓦斯对流扩散规律.通过数值求解,研究采煤工作面采空垮落区内瓦斯运移的作用机理.

关键词：采空垮落区;瓦斯运移;破碎岩体;非Darcy流;数值模型;