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[本科生课题] Master role conversion between diffusion and seepage on coalbed methane production

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状态：招募结束

结束时间：2019.6.16

开始时间：2019.6.15

挑战人：王婧 太原理工大学

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课题进展：

待更新

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课题背景：

自然界中的煤体是结构复杂的多孔介质，为了研究瓦斯在煤层中的运移形态，将煤体的孔隙结构简化为孔隙-裂隙双重介质模型：

• 煤是由基质和将基质切割分离的裂隙网络共同组成；
• 裂隙网络为游离瓦斯的赋存场所和流动通道，瓦斯运移形式符合Darcy定律；
• 基质中的孔隙网络则既赋存有吸附态的瓦斯又赋存有游离态的瓦斯，瓦斯运移形式符合Fick扩散定律。

当煤层没有受到采动或抽采的影响时，裂隙和基质中的瓦斯处于动态平衡状态，裂隙和基质间存在质量交换，但从宏观上看却没有物质传递。

一旦煤层受到采动或者抽采影响，在煤层和煤壁之间压差和浓度差的作用下，煤层内的吸附瓦斯和游离瓦斯会同时分别以Fick扩散和Darcy渗流的形式向煤壁运移；与此同时，由于裂隙系统中的瓦斯渗流速度远大于孔隙系统中的瓦斯扩散速度，破坏了煤层内的动态吸附平衡状态，基质瓦斯压力要大于裂隙瓦斯压力，进而孔隙系统中的瓦斯要扩散到基质表面进入裂隙，即孔隙系统和裂隙系统之间将发生质量交换；对于孔隙系统是流出，对于裂隙系统是流入，孔隙系统相当于是裂隙系统均匀分布的内质量源。

问题：能否定量评价煤层瓦斯抽采中渗流与扩散的作用？对瓦斯抽采参数优化又能提供哪些指导？

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基础要求：

• 学有余力
• 了解煤层瓦斯抽采的工程背景
• 具有一定的英文读写能力

通过本计划将掌握如下知识/技能：

• 文献的检索与管理
• 煤层瓦斯运移理论
• 使用COMSOL软件模拟煤层瓦斯运移
• 数据处理
• Origin作图
• 英文论文的撰写
• 英文论文的投稿

老师提供的指导包括但不限于：

• 提供学习素材（书+软件操作+论文）
• 论文思路梳理
• 论文逻辑修正
• 论文行文优化
• 每两周至少一次进展讨论

预期成果：

• 完成一篇英文论文并投至目标SCI源期刊

如果感兴趣，想挑战一下自己，请联系刘清泉老师。