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龙图腾网恭喜北京大学南昌创新研究院;北京大学;北京龙软科技股份有限公司申请的专利一种岩体基质-裂隙-巷道瓦斯扩散的数值模拟方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN119397963B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-05-13发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202510005981.7，技术领域涉及：G06F30/28；该发明授权一种岩体基质-裂隙-巷道瓦斯扩散的数值模拟方法是由刘谋斌;王雪健;郭朝阳;沈文豪;景超;毛善君设计研发完成，并于2025-01-03向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种岩体基质-裂隙-巷道瓦斯扩散的数值模拟方法在说明书摘要公布了：本发明涉及地下资源开采领域，具体涉及一种岩体基质‑裂隙‑巷道瓦斯扩散的数值模拟方法。一种岩体基质‑裂隙‑巷道瓦斯扩散的数值模拟方法，包含以下步骤：（1）依据GIS提供的实际地层构造与巷道几何形态，界定计算区域的边界范围，同时明确裂隙与巷道的精确位置、裂隙的宽度参数及巷道沿其轴向各点的横截面尺寸；同时，结合岩石基质的物理特性及空间分布规律，确定其渗透率属性；本发明有益之处：揭示了基质、裂隙和巷道之间复杂的相互作用机制，有助于更准确地预测在不同条件下瓦斯扩散的行为和分布规律；并通过高精度的数学模型和算法，对瓦斯在复杂地质结构中的扩散过程进行详尽模拟，同时，数值模拟具有更高的效率和更低的成本。

本发明授权一种岩体基质-裂隙-巷道瓦斯扩散的数值模拟方法在权利要求书中公布了：1.一种岩体基质-裂隙-巷道瓦斯扩散的数值模拟方法，其特征在于：包含以下步骤：（1）依据GIS平台提供的地质模型与巷道几何形态，界定计算区域的边界范围，同时明确裂隙与巷道的精确位置、裂隙的宽度参数以及巷道沿其轴向各点的横截面尺寸；同时，结合岩石基质的物理特性及其空间分布规律，确定其渗透率属性；此外，借助地质勘测数据与现场监测数据，准确获取模拟所需的边界条件与初始条件；（2）将（1）中的地质模型转化为覆盖整个计算区域的高精度网格模型；并在地层内部嵌入低维度单元，以精确模拟裂隙面的几何特征；（3）确定岩石基质、裂隙、巷道三种体系的瓦斯控制方程；（4）运用离散裂隙模型对裂隙体系实施数值模拟，并根据需求采用达西或非达西渗流以及表皮系数对裂隙和基质模型进行数值模拟；（5）将巷道处的瓦斯扩散简化为断面为矩形的一维对流扩散模型来进行数值模拟；并对基质-裂隙-巷道三种体系的瓦斯的状态方程进行耦合，获取巷道中的瓦斯浓度；（6）将数值模拟得到的巷道中不同时刻的瓦斯浓度与实际瓦斯阈值对比，进行地层内的灾害预警，并将基质-裂隙-巷道的模拟结果进行可视化展示；其中，步骤（3）中所述的岩石基质为三维渗流模型，其是在默认瓦斯为饱和状态下进行，其渗流场控制方程如下： （1）其中εp为基质的孔隙率，无量纲，ug代表流体在多孔介质中的达西速度，单位：ms，ρg表示瓦斯的密度，单位：kgm3，t表示时间，单位s，qm为基质的体积源项，单位：1s；为梯度；步骤（3）中所述的裂隙为二维渗流模型，其二维渗流模型的控制方程如下： （2）其中εf为裂隙的孔隙率，无量纲，uf代表流体在裂隙中的达西流速，单位：ms，qf为裂隙的体积源项，单位：1s；步骤（3）中所述的巷道为一维渗流模型，其一维渗流模型的控制方程如下： （3）其中C为瓦斯浓度，单位：molm³，K为扩散系数，无量纲，ut为巷道内气体的达西流速平均流速，单位：ms；上述步骤（5）中三种体系的耦合包括：基质与裂隙的耦合，基质与巷道的耦合，裂隙与巷道的耦合，具体耦合过程如下：1）基质与裂隙的耦合过程：通过穿过裂隙面的流量计算二维裂隙面的体积源项进行传递，即通过qm与qf进行基质与裂隙的耦合，qf的计算公式如下： （4）其中n1为裂隙法向，kf为裂隙的渗透率，单位：m2，ufp是瓦斯从基质流入裂隙的流速，单位：ms，Af为裂隙表面积，单位：m2，Vf为裂隙的体积，单位：m3，P代表裂隙气体的压力，Pa，μ代表流体动力粘度系数，单位：Pa·s；对于两个渗流场来说，二者互为源汇项，因此二者的体积流量互为相反数；因此应该满足源项qf=—qm，来满足基质与裂隙之间的耦合；2）基质与巷道的耦合过程:根据巷道壁面渗流场的平均达西速度，建立巷道瓦斯扩散速度边界条件，进入巷道的流速utm计算公式为： （5）其中nt为巷道壁面的内法向单位矢量，up为基质在巷道表面处的达西速度，由基质指向巷道内部；因此进入巷道的平均流速ut1为： （6）式中是单位长度巷道的壁面面积；3）裂隙与巷道的耦合过程：如果裂隙恰好与巷道连通：通过巷道壁面的缝宽、缝长确定裂隙横截面积，并根据瓦斯在裂隙的流速utf作为巷道瓦斯扩散的速度边界条件，计算公式为： （7）式中uf代表流体在裂隙中的达西流速，则进入巷道的平均流速ut2为： （8）式中Stf是单位长度巷道的裂隙长度，单位：m。

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