非均匀煤岩渗流-应力弹塑性耦合数学模型及数值模拟

利用weibull分布模拟煤岩弹性模量和强度的非均匀性，结合煤岩弹塑性变形理论和瓦斯渗流理论，建立了非均匀煤岩渗流-应力弹塑性耦合数学模型，给出了该数学模型的有限元离散方程，开发了相应的数值计算程序couplinganalysis。利用建立的模型模拟了辽宁某瓦斯抽放试井瓦斯抽放过程，结果表明，在瓦斯抽放过程中，有效应力变化诱发煤岩局部进入塑性状态，塑性区透气系数增加了约4.9倍，而弹性受压区的透气系数最大减小至22%，计算实例的瓦斯压、煤岩有效应力和煤岩变形都呈现非对称性，但服从理论规律，表明采用weibull分布能很好地模拟煤岩力学参数的非均匀性。