MATLAB R2010a PDE工具箱在瓦斯治理中的应用分析.pdfVIP

2013年第9期 中州煤炭 总第213期 MATLABR2010aPDE工具箱在瓦斯治理 中 的应用分析 卢卫永 (河南理工大学 能源科学与工程学院，河南 焦作 454000) 摘要 ：为 了采取更加有效的措施防治煤层瓦斯灾害，通过建立瓦斯流动模型，结合鹤壁 中泰矿煤层的相关参 数 ，理论推导出标准化的抛物线型偏微分方程 ，并运用 MATLABR2010a偏微分方程工具箱进行求解作 图，实 现 了瓦斯流场求解及其可视化 ，得 出可 以利用偏微分方程工具箱检验抽采钻孔参数 的合理性。 关键词 ：煤层瓦斯灾害；标准化 的抛物线型偏微分方程 ；偏微分方程工具箱；瓦斯流场 中图分类号 ：TD712．5 文献标志码 ：A 文章编号 ：1003—0506(2013)09—0047—05 ApplicationAnalysison M ATLAB R2010aPDE Toolboxin GasPrevention LuW eiyong (SchoolofEnergyScienceandEngineering，HenanPolytechnicUniversity，Jiaozuo 454000，China) Abstract：Totakemoreefficientmeasurestopreventthecoalseam gasdisaster，agasflowmodelwasestablishedinthepaper．Through theoreticalderivation，thestandardizedparabolicpartialdifferentialequationwasobtainedbyintegratingseveralrelatedcoalparameters ofZbongtaiCoalMinein HebiCity．MATLAB R2010aPDE toolboxwasused to solvepartialdifferentialequation，draw designsand consequentlymadethegasflow fieldvisible．Theresuh show thatPDEToolboxcanbeused totestthegasdrainagerationality ofthe drainageborehole． Keywords：coalseam gasdisaster；standardizedparabolicpartialdifferentialequation；PDEtoolbox；gasflowfield 煤层瓦斯的涌出对于生产和安全有着极大的影 R2010aPDE工具箱 ，结合鹤壁 中泰矿业 的煤层地质 响 ，它与矿井 的开拓布置 、采掘方法 、机电设备 的选 条件 以及南翼 一450m巷道钻孔抽采设计参数，探 择 ，矿井通风和安全管理制度等均有着密切的关系， 讨了PDE工具箱求解瓦斯流动理论 的偏微分方程 因此 ，掌握矿井中的瓦斯涌 出过程及其变化规律十 以及使其得到可视化的过程，并结合矿井 的实际情 分必要 ，以便预测未来 的瓦斯涌出量和瓦斯等级 、采 况进行 了一系列探讨 。 取必要的措施 …。瓦斯 的流动可 以建立以时间、空 1 钻孔瓦斯流动方程 间位置为 自变量 ，以瓦斯流场为 因变量的函数 。而 瓦斯流动理论 中多牵涉到偏微分方程 ，而在实际中， 1．1 钻孔瓦斯流动基本假设 偏微分方程的通解是不容易求出的，用定解条件确 ①把煤层顶底板看作不含有瓦斯的不透气岩层 定 函数更是比较困难 ，只能对方程 的解析解的求解 (因为煤层顶底板透气性相 比煤层透气性要小很 过程和数值解 的求解方法进行有限的分析 ，且没有