低渗松软煤层蠕变条件下瓦斯渗流规律研究

摘要

煤体中的瓦斯运移是一个十分复杂的固-气耦合的动态过程，是瓦斯流动场与煤岩体变形场共同作用的结果，受到多种因素的影响。蠕变是煤岩体流变性的主要表现形式，蠕变特性决定了受载煤岩体随着时间的增加而发生蠕变损伤和失稳现象。本文以受载状态下含瓦斯型煤煤样为研究对象，基于煤体孔隙-裂隙双重介质的结构模型，以理论分析和实验室的试验相结合的方法，系统地探讨了煤体的孔隙、裂隙结构和含瓦斯煤体的渗流特性以及固-气耦合效应等。 本文假设处于吸附状态的瓦斯在煤体基质中的扩散和处于游离状态的瓦斯在煤体裂隙中的渗流共同组成了煤体瓦斯的流动场。游离的瓦斯在煤层中的运移规律遵从达西定律。本文采用实验室模拟试验和理论分析相结合等研究方法，利用煤岩三轴蠕变渗流系统和煤岩吸附解吸渗流系统，开展了不同围压和瓦斯压力条件下含瓦斯煤蠕变渗流试验，研究含瓦斯煤蠕变渗流规律以及蠕变失稳现象。本文主要研究的内容与结论有： 含瓦斯煤微观结构特性研究。系统地归纳总结了煤体孔隙、裂隙的分类以及成形原因，结合分形理论中的盒维数研究，综合考虑影响煤体内部结构的因素，建立了含瓦斯煤体的孔隙率数学理论模型，并研究了含瓦斯煤体的吸附、解析和运移特性。 含瓦斯煤体在蠕变渗流试验中，随着轴向压力的不断加压，渗透率整体表现为先减小，再稳定，当试验煤样进入破坏阶段时，渗透率逐渐变大，当煤样破坏时，渗透率达到最大值。随着围压的增加，煤样变得更加密实，渗透率的变化规律与加轴压过程相似。而瓦斯压力的增加，导致煤样内部的孔隙压力变大，其渗透率随着瓦斯压力的增加，不是呈现增加的趋势，而是先减小再缓慢增加，渗透率和瓦斯压力的曲线有一个拐点，这是一种典型的现象，具有明显的“滑脱效应”。 根据含瓦斯煤岩体蠕变渗流试验过程中煤体的破坏规律，结合现有的蠕变模型和蠕变渗流理论，建立了含瓦斯煤岩体蠕变损伤耦合模型，该模型可以有效地表达三维应力状态下含瓦斯煤岩体蠕变过程。第五章将以前面的内容为基础，结合郑煤集团大平矿和告成矿在现场生产中瓦斯抽采的技术和方法，结合试验结果，提出合理化建议，优化低渗松软煤层含瓦斯煤瓦斯抽采参数。

目录

第一个书签之前

OLE_LINK3

OLE_LINK8

OLE_LINK9

OLE_LINK15

OLE_LINK19

OLE_LINK20

OLE_LINK21

OLE_LINK22

OLE_LINK25

OLE_LINK31

OLE_LINK1

OLE_LINK2