vestnik Экологический вестник научных центров Черноморского экономического сотрудничества Ecological Bulletin of Research Centers of the Black Sea Economic Cooperation 1729-5459 Кубанский государственный университет RU 164 Научная статья Original article Механика Mechanics Трехмерная конечно-элементная модель гидродинамического воздействия на многослойный угольный пласт с зоной флюидизации 3D-finite element model for hydrodynamic action on a multilayer coal seam with fluidization zone Наседкина А.А. Наседкина Анна Андреевна Nasedkina Anna A.

аспирант, младший научный сотрудник НИИ механики и прикладной математики Ростовского государственного университета

 Труфанов В.Н. Труфанов Вячеслав Николаевич Trufanov Vyacheslav N.

д-р геол.-минерал. наук, профессор, зав. кафедрой месторождений полезных ископаемых геолого-географического факультета Ростовского государственного университета

 Ростовский государственный университет, Ростов-на-ДонуRostov State University, Rostov-on-Don 25 09 2006 3 14 22 06 04 2006 30 04 2006 25 09 2006 Copyright (c) 2006 Наседкина А.А., Труфанов В.Н. 2006 Наседкина А.А., Труфанов В.Н. Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.

The paper suggests a mathematical model for the process of hydrodynamic action on a multi-layer coal seam with fluidization zone for methane extraction. Degasification of fluidization zones in coal seams is extremely important because of abnormally increased methane concentration in these zones. The model is formulated as a three-dimensional problem of transient fluid filtration in porous medium with nonlinear fluid pressure dependences for the filtration coefficients for coal and fluidization zone. A filtration-temperature analogy permits to solve the initial boundary-value problem obtained as a problem of thermal conductivity. Finite element approximation of the problem is presented. The computations are carried out using finite element method with the help of thermal analysis module of ANSYS finite element package. The results of the computations enable to determine the size of degassing zone for the coal seam and fluidization zone.

Предложена математическая модель процесса гидродинамического воздействия на многослойный угольный пласт с зоной флюидизации с целью извлечения метана. Дегазация зон флюидизации в угольных пластах особенно важна, так как эти зоны характеризуются аномально повышенной концентрацией метана. В работе рассматривается трехмерная задача нестационарной фильтрации жидкости в пористой среде с нелинейной зависимостью коэффициентов фильтрации угля и зоны флюидизации от давления жидкости. Фильтрационно-температурная аналогия позволяет решать полученную начально-краевую задачу для функции давления как задачу теплопроводности. Приводится конечно-элементная аппроксимация задачи, расчеты проводятся методом конечных элементов с помощью модуля температурного анализа конечно-элементного пакета ANSYS. Результаты расчетов позволяют определить размеры зоны дегазации для угольного пласта и для зоны флюидизации.

 Труфанов В.Н., Гамов М.И., Рылов В.Г., Майский Ю.Г., Труфанов А.В. Углеводородная флюидизация ископаемых углей Восточного Донбасса. Ростов-н/Д: Изд-во РГУ, 2004. 272 с. Сластунов С.В., Каркашадзе Г.Г., Коликов К.С. Аналитическая модель гидравлического расчленения угольного пласта // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. 2001. №6. С. 31-37. Наседкина А.А. Моделирование гидродинамического воздействия на многослойный угольный пласт с целью десорбции содержащегося в нем метана // Экологический вестник научных центров Черноморского экономического сотрудничества. 2004. Приложение. Мат. моделирование, вычислительная механика и геофизика: Материалы II Школы-семинара Краснодар, 2003. С. 133-134. Наседкин А.В., Наседкина А.А., Труфанов В.Н. Численное и экспериментальное исследование гидродинамического воздействия на многослойный угольный пласт Краснодонецкого месторождения // Деформирование и разрушение материалов с дефектами и динамические явления в горных породах и выработках. Матер. XIV Междунар. научной школы. Алушта. 2004. Симферополь: Таврич. нац. ун-т, 2004. С. 103-105.