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煤巖作為一種多孔介質(zhì)，具有復(fù)雜的宏觀裂隙、顯微裂隙和孔隙組成。在高 壓水射流擾動(dòng)后，打破原始儲(chǔ)層的原有應(yīng)力平衡狀態(tài)，使多孔介質(zhì)所受有效應(yīng)力 發(fā)生改變，煤巖的孔隙度和滲透率也隨時(shí)間推移而不斷發(fā)生改變，煤層中原有瓦 斯運(yùn)移狀態(tài)被打破。煤儲(chǔ)層中瓦斯的吸附、解吸過(guò)程也會(huì)引起煤的膨脹變形和基 質(zhì)收縮。因此，研究水射流擾動(dòng)煤層后的瓦斯運(yùn)移產(chǎn)出過(guò)程，必須要綜合考慮應(yīng) 力場(chǎng)、變形場(chǎng)和瓦斯?jié)B流場(chǎng)三場(chǎng)互相耦合作用。

基本假設(shè) 瓦斯在煤儲(chǔ)層中的運(yùn)移產(chǎn)出是一個(gè)涉及多學(xué)科的及其復(fù)雜過(guò)程，包括滲流力 學(xué)、固體力學(xué)、材料力學(xué)、巖體力學(xué)等，需要引入必要的假設(shè)作為建立流-固耦合 偏微分方程的基礎(chǔ)。本文根據(jù)前人對(duì)流-固耦合理論的不斷研究，為建立含瓦斯煤 巖流-固耦合理論模型提出如下假設(shè)條件： 

(1)含瓦斯煤巖可視為各向同性線彈性介質(zhì)；

(2)將煤層視為均質(zhì)，即煤層中各部分物理性質(zhì)處處相同，并不隨著位置的變 化而變化；

(3)煤層溫度保持恒定；

(4)煤層中所含瓦斯視為理想氣體，且服從理想氣體狀態(tài)方程；煤層瓦斯解吸 服從 Langmuir 方程；

(5)煤巖的變形屬于小變形，含瓦斯煤巖變形所產(chǎn)生的應(yīng)變與有效應(yīng)力之間的 關(guān)系遵從廣義胡克定律；

(6)煤層中只有單相飽和的瓦斯飽流體，并且只有游離和吸附兩種狀態(tài)； 

(7)設(shè)模型與外界隔絕，不發(fā)生任何形式的能量和物質(zhì)交換。

求解結(jié)果

孔隙率數(shù)學(xué)模型

滲透率演化數(shù)學(xué)模型

應(yīng)力場(chǎng)方程

滲流場(chǎng)方程

含瓦斯煤巖流-固耦合理論模型方程組

數(shù)學(xué)模型嵌入

應(yīng)力場(chǎng)嵌入