含瓦斯煤渗透率动态演化模型

所需积分/C币:5 2020-05-23 280KB PDF
评分

瓦斯排采过程中煤层渗透率会随着瓦斯压力的变化而动态变化,渗透率的动态演化主要是由有效应力改变及煤体基质收缩两种因素共同作用的结果。基于裂隙平板模型,理论推导了瓦斯解吸、扩散及渗流过程中煤体渗透率的变化关系。利用表面化学与有效应力理论,构建了该过程中基质收缩和有效应力增大等因素影响下的渗透率动态演化模型。根据矿井煤层实测参数,对模型进行了求解。计算结果显示:渗透率与瓦斯压力的关系呈现一种非对称"U"字型变化规律。最后通过渗透率计算结果与实验室实测结果的对比分析,两者吻合度较高,进而验证了理论模型的正确性。

...展开详情
立即下载 最低0.43元/次 身份认证VIP会员低至7折
举报 举报 收藏 收藏
分享
327KB
瓦斯渗透特性的实验测试方法研究进展

含瓦斯煤的渗透特性是科学制定煤矿区煤层气开发部署方案与矿井瓦斯灾害治理的重要基础参数。在实施矿井瓦斯抽采(或煤矿区煤层气开发)的过程中,煤层瓦斯含量逐渐降低,从而使得煤体的渗透特性发生变化。实际上,处于地层条件下的含瓦斯煤体渗透特性还将受到地应力、温度等因素的影响。长期以来,在煤矿井下对煤层取样,进行实验室测定是国内外学者研究含瓦斯煤渗透特性演化特性的主要技术手段。首先分析了各主要因素对含瓦斯煤渗透特性影响的作用机制,重点介绍了含瓦斯煤渗透特性的实验测试方法,并着重分析当前研究中存在的问题,并对未来的发展方向与有待于进一步研究的问题进行了总结。

2020-05-29 立即下载
248KB
抽采过程中瓦斯渗透率动态变化特征

基于孔隙率的定义,建立了考虑孔隙瓦斯压力、瓦斯吸附膨胀和地应力作用的含瓦斯煤渗透率模型,并研究了抽采过程中含瓦斯煤渗透率的动态变化特征。结果表明:含瓦斯煤的渗透率随地应力的增加呈指数形式降低,随瓦斯压力的减少呈现出先减小后增大的变化特征;瓦斯抽采过程中煤体弹性模量越小和吸附常数越大越有利于煤体渗透率的改善,而泊松比的变化对煤体渗透率的影响较小,对于合理地选择瓦斯抽采区域、布置瓦斯抽采工程和采取瓦斯抽采措施具有一定的指导意义。

2020-04-21 立即下载
722KB
瓦斯渗透率影响因素敏感性试验研究

利用三轴瓦斯渗流试验装置对不同含水率的含瓦斯煤进行渗流试验,揭示了受多因素影响的含瓦斯煤渗透率的一些新的认识:不同条件下含瓦斯煤的渗透率均随着轴压的增加而呈现出先减小后增加的趋势,同时发现,含水率越低的煤样,其渗透率随轴压变化的敏感性越强;温度对含瓦斯煤渗透率的影响与外围约束应力(围压)有关,外围约束应力较小时,温度所产生的热应力占主导地位,煤体外膨胀,其渗透率随温度的升高而增加;反之,外围约束应力占主导地位,煤体向内挤压密实,其渗透率随温度的升高而减小。并且发现在外围约束应力较小时,含水率越高的煤样,其渗透率随温度变化的敏感性越强。

2020-04-30 立即下载
1.2MB
水率对瓦斯的渗流特性影响试验研究

利用自主研发的三轴煤岩瓦斯渗流试验系统,测定煤样在含水率、围压和瓦斯压力的不同组合情况下的渗流量,得到含水率与含瓦斯煤渗透特性之间的关系表达式,揭示了受水分影响的含瓦斯煤渗透特性的一些新的认识:①不同含水率煤样,固定瓦斯压力条件下,含瓦斯煤渗透率随围压的增大而减小,且呈指数函数关系;②不同含水率条件下的含瓦斯煤,随着瓦斯压力的增大,含瓦斯煤渗透率的先减小后增大,呈现出"V"字型变化趋势,具有明显的Klinkenberg效应;③瓦斯压力对含瓦斯煤渗透性的影响大于围压的影响;④恒定温度环境条件下,含水率对含瓦斯煤的渗透性有很明显的影响,随着煤样中含水率的增加,含瓦斯煤的渗透率逐渐减小,整体呈负指数

2020-06-02 立即下载
475KB
干湿循环对瓦斯渗透率的影响

为了研究干湿循环对含瓦斯煤渗透率的影响,采用自行研制的含瓦斯煤热流固耦合三轴伺服渗流实验装置,对原煤试样进行了不同平均有效应力、不同干湿循环次数条件下的渗流实验。研究结果表明:在恒定温度和干湿循环次数下,煤样的渗透率随平均有效应力的增加呈对数函数关系减小;平均有效应力对渗透率的敏感性系数随煤样干湿循环次数的增加而增加,随平均有效应力的增加而减小;在恒定温度和平均有效应力下,随煤样干湿循环次数的增加,煤样渗透率增加,且煤样渗透率和干湿循环次数关系可以用线性函数表示;干湿循环次数越多,煤样的吸水性越强,饱和含水率越大。

2020-05-08 立即下载
187KB
瓦斯的三轴渗透率实验现状研究

煤层瓦斯渗透率是反映煤层内瓦斯渗流难易程度的物性参数,也是瓦斯渗流力学与工程的重要参数。含瓦斯煤的渗透率可由多种方法获取,其中实验室测定是渗透率研究的主要手段之一。为了更加系统地了解国内含瓦斯煤的三轴渗透实验的研究现状,归纳了前人利用型煤、原煤试件进行的不同应力、不同温度及不同瓦斯压力等条件下的渗透实验,总结了各个实验的结论和规律,并对今后含瓦斯煤渗透率实验的研究方向提出见解。

2020-05-09 立即下载
208KB
升降围压对瓦斯渗透率影响研究

以贵州矿区具有突出危险性的五轮山8#煤层型煤试件为研究对象,借助自主研发的三轴渗流设备开展了2次升降围压条件下的三轴渗流试验,重点剖析了围压对含瓦斯煤渗透率演化规律及2次升降围压过程中含瓦斯煤渗透率最大损失率变化趋势。

2020-05-11 立即下载
182KB
瓦斯渗透特性的研究进展

大力推进煤层气开发与抽采瓦斯利用,对保障煤矿安全生产、增加清洁能源供应、提高能源利用效率、减少温室气体排放具有重要意义。对含瓦斯煤岩材料渗透特性的深入研究,对于推动我国煤矿区煤层气开发产业的健康、快速发展至关重要。结合近年来国内外在含瓦斯煤岩材料渗透特性方面开展的研究,重点评述了非线性渗流理论、扩散理论、渗流-扩散与多物理场耦合作用理论研究方面取得的成果,并提出了当前研究中存在的主要问题及其在含瓦斯煤岩材料渗透特性方面值得深入的研究方向。

2020-04-22 立即下载
414KB
不同瓦斯压力条件下瓦斯渗透特性试验研究

为探讨瓦斯压力对含瓦斯煤渗透特性的影响,通过含瓦斯煤的三轴剪切试验,获得试件在进行三轴渗流试验时始终处于稳定应力状态的轴向应力和围压的合理取值,在此基础上,以贵州松河煤矿8号煤为剖析对象,利用自主研制的出口压力可调的三轴渗透仪进行了有效应力和温度恒定、不同瓦斯压力条件下的三轴渗流试验。结果表明:当瓦斯压力恒定时,含瓦斯煤试件的抗剪强度随着围压的增加而增加;当有效应力、温度和试件两端压差恒定时,渗透率以指数关系随着间隙气压的增加而下降;当有效应力、温度和间隙气压恒定时,渗透率随着两端压差的增大而减少。试验结果为地面煤层气开发和井下瓦斯抽采提供了有力的技术支撑。

2020-05-06 立即下载
232KB
瓦斯渗流模型的研究现状及发展方向

针对含瓦斯煤渗流模型的研究,是科学制订矿井瓦斯抽采作业规划或煤层气开发部署方案的理论依据。对含瓦斯煤渗流模型的研究成果进行了系统的梳理,并就相关理论的适用性进行了详细的分析。结合当前我国煤炭行业的发展趋势,指出了含瓦斯煤渗流模型研究的发展方向:(1)考虑"吸附解吸迟滞现象"的瓦斯扩散模型研究;(2)煤自身孔隙、裂隙结构与非线性渗流模型中各关键参数之间关联的微观作用机制研究;(3)基于非线性渗流—扩散与多物理场耦合作用影响的含瓦斯煤渗流模型研究。

2020-05-01 立即下载
280KB
瓦斯渗透率动态演化模型

瓦斯排采过程中煤层渗透率会随着瓦斯压力的变化而动态变化,渗透率的动态演化主要是由有效应力改变及煤体基质收缩两种因素共同作用的结果。基于裂隙平板模型,理论推导了瓦斯解吸、扩散及渗流过程中煤体渗透率的变化关系。利用表面化学与有效应力理论,构建了该过程中基质收缩和有效应力增大等因素影响下的渗透率动态演化模型。根据矿井煤层实测参数,对模型进行了求解。计算结果显示:渗透率与瓦斯压力的关系呈现一种非对称"U"字型变化规律。最后通过渗透率计算结果与实验室实测结果的对比分析,两者吻合度较高,进而验证了理论模型的正确性。

2020-05-23 立即下载
373KB
瓦斯体力学特性实验研究

应用了胡少斌博士建立的含瓦斯煤体力学特性测试系统,进行了含瓦斯煤全应力-应变实验和含瓦斯煤吸附膨胀实验。实验结果表明,在有效围压一定的条件下,含瓦斯煤体的力学特性的影响与其瓦斯压力有关,瓦斯压力越大,煤体的弹性模量越低,抗压强度越低,抵抗变形的能力越弱;煤体中冲入吸附性越强的气体,对煤体力学特性影响越大,煤体抵抗变形的能力越弱;在固定轴向载荷和有效围压的条件下,煤体内瓦斯压力越大,煤体膨胀变形的速率越快,并且达到最终破坏的形变量也越小;吸附瓦斯和游离瓦斯的存在加速了裂纹劈裂破坏,使煤体更容易发生剪切滑移破坏。

2020-05-03 立即下载
591KB
受载瓦斯体电性参数与渗透率关系的试验研究

建立一套在低频率(0.1~10 kHz)测试条件下受载含瓦斯煤岩电性参数变化的试验测试系统,研究含瓦斯煤体在变形破裂过程中电性参数与渗透率之间的变化规律.试验结果表明,受载含瓦斯煤体在三轴压缩过程中,张屯矿型煤的渗透率曲线总体上呈现不对称的"V"字形,赵固二矿原生结构煤样的渗透率曲线基本呈现由小变大的趋势;在三轴压缩过程中,无论对于型煤或是原生结构煤样,其电阻率和介电常数的变化规律是一致的.此外,从煤体孔隙结构的角度,分析了受载含瓦斯煤岩电性参数与渗透率变化曲线的形成原因,得到了受载含瓦斯煤体电性参数与渗透率两者具有重要的相关性.

2020-05-25 立即下载
242KB
水-热耦合作用对瓦斯渗透率影响试验研究

以贵州矿区玉舍煤矿1#煤层40~60目的型煤试件为研究对象,借助自主研发的三轴渗流设备开展了不同含水率和温度条件下的三轴渗流试验,系统研究了水-热耦合作用对含瓦斯煤渗透率的影响规律,为瓦斯灾害防治和煤层气开发利用提供理论依据。

2020-05-06 立即下载
228KB
基于考虑吸附作用影响的瓦斯渗透特性分析方法

基于前期的实验研究成果,得出考虑吸附作用影响的瓦斯渗流方程,在此基础上,建立了钻孔稳定流动状态下的瓦斯渗流模型,并采用数学物理的方法推导出钻孔单向稳定流状态下的解析解,获得了基于考虑吸附作用影响的含瓦斯煤渗透特性分析方法,为研究钻孔瓦斯涌出规律提供了技术支撑。

2020-04-21 立即下载
190KB
粒径对瓦斯力学性质及渗透特性的影响试验研究

以贵州矿区玉舍煤矿1#煤层3种不同粒径的型煤试件为研究对象,借助MTS815岩石力学伺服系统及自主研发的三轴渗流设备分别开展单轴压缩试验和三轴渗流试验,研究表明:含瓦斯型煤单轴抗压强度随粒径变化呈反相关关系,含瓦斯型煤抗破坏能力随粒径减小而增大;含瓦斯型煤弹性模量随粒径变化亦呈反相关关系;若有效应力恒定,3种粒径含瓦斯型煤渗透率均随温度升高而降低。若温度不变,3种粒径含瓦斯型煤渗透率随有效应力增加而减少;若温度和有效应力均恒定,300~450μm粒径含瓦斯型煤渗透率最高。相同粒径含瓦斯型煤渗透率随有效应力升高而降低。

2020-05-05 立即下载
974KB
温度对瓦斯力学特性影响试验研究

借助自主研发的三轴渗流装置,以贵州玉舍1#煤层250~380μm的型煤试件为研究对象,开展了不同温度条件下含瓦斯煤的三轴压缩试验,研究表明:不同温度条件下含瓦斯煤的全应力-应变曲线大体可以分为压密、线弹性、屈服和峰值及应变软化4个阶段;温度增加时含瓦斯煤的三轴抗压强度呈减小趋势;含瓦斯煤的刚度和强度均随温度升高而降低;升温过程含瓦斯煤的径向变形速度大于轴向变形速度,出现泊松比增大现象。

2020-05-22 立即下载
852KB
瓦斯体破裂过程围压效应研究

为了研究围压对淮北矿区含瓦斯煤体力学性质的影响,对含瓦斯煤体进行了三轴试验分析,并利用岩石破裂过程分析(RFPA2D-Flow)系统,模拟3种不同围压下含瓦斯煤体强度、变形和破坏的情况。研究表明:煤体极限抗压强度、残余强度和弹性模量随围压的增大而增大;煤体的残余变形和试验的围压及自身的强度有关,围压越大,残余变形就越小;加载过程中,含瓦斯煤体从弹性变形阶段逐渐软化,而后软化减弱表现出一定塑性特征;随着围压的不断变化,含瓦斯煤体的破裂形式也随之变化,含瓦斯煤体的宏观破裂面与最大主应力方向的夹角随围压增加而逐渐增大。

2020-05-29 立即下载
279KB
瓦斯渗透失稳判别式

为了研究含瓦斯煤体渗透失稳发生机理,假设煤层以分层形式发生失稳,提出"修正气压梯度"指标。应用总应力法,推导"临界修正气压梯度"的数学表达式,该式表明:"临界修正气压梯度"与煤体抗剪强度成正比、与煤层圆形(矩形)暴露面半径(短边宽度)成反比。结合该式,对煤与瓦斯突出的一些现象及渗透失稳发展过程影响因素进行了分析,得出失稳分层厚度随气压梯度降低而增加,以及失稳推进速度不是常量等结论。

2020-04-28 立即下载
626KB
瓦斯抽采降压过程中温度对变形及渗透率的影响

以重庆松藻煤矿K2煤层为研究对象,利用自行研制的含瓦斯煤热流固耦合三轴伺服渗流试验装置,进行了不同温度条件下含瓦斯煤在气体压力降低过程中的渗流试验,分析了抽采降压过程中温度对含瓦斯煤变形及渗透率的影响。结果表明:在气体压力降低过程中,轴向应变随温度升高先略有减小后逐渐增大,径向应变随温度升高逐渐往负值方向发展;各温度条件下,含瓦斯煤渗透率随气体压力降低均呈现先减小后增大的趋势;在抽采降压过程中,煤样渗透率随温度的变化与应变随温度的变化具有对应关系。

2020-04-22 立即下载
img
  • 分享王者

    成功上传51个资源即可获取

关注 私信 TA的资源

上传资源赚积分,得勋章
相关内容推荐