基于改进QSGS法的瓦斯多机制统一传输模型与流动特性研究

摘要

为准确揭示瓦斯在真实煤层中的流动特性,基于瓦斯流动理论,建立瓦斯多机制统一传输模型.采用改进四参数随机生成法(QSGS)构建有效表征煤体孔隙结构的几何模型,并用两点相关函数进行孔隙结构校验.通过数值模拟分析不同流动机制的瓦斯传输模型及在不同入口压力下瓦斯多机制统一传输模型的瓦斯流速分布和瓦斯流量变化规律.研究表明:改进QSGS法重构孔隙结构与真实煤样孔隙结构的两点相关系数曲线在指数拟合曲线上呈现相似的变化规律,能准确表征真实煤体孔隙结构.重构孔隙结构的孔隙数量和有效运移通道均与孔隙率呈正相关关系,孔隙分布随初始生长核分布概率增大而更加均匀.与其他流动机制的传输模型相比,瓦斯多机制统一传输模型其瓦斯流速和瓦斯流量最大,更接近真实煤体孔隙内瓦斯流动规律,且瓦斯流量随初始生长核分布概率的增大而略微增加.瓦斯多机制统一传输模型模拟瓦斯流量与试验测量流量之间的误差随初始生长核分布概率的增大从8.7%增加至10.1%.入口压力增大使瓦斯流速在孔径较窄处显著提升,瓦斯流量呈非线性增长趋势.不同入口压力下,瓦斯多机制统一传输模型模拟流量与试验测量流量之间误差最大为10.2%,进一步验证瓦斯多机制统一传输模型对瓦斯流动规律的描述更接近真实煤样中的流动情况.

关键词

四参数随机生成法 / 瓦斯多机制流动 / 传输模型 / 流动特性 / 数值模拟