不同粘結(jié)劑條件下含瓦斯型煤力學及滲透特性實驗研究與評價.pdf

1、我國是一個煤層氣資源十分豐富的國家,通過研究煤儲層滲透特性及煤層氣運移富集規(guī)律對提高煤層氣產(chǎn)量具有重要的意義,但因大部分煤層(尤其是我國南方的煤層)質(zhì)地疏松、層理和節(jié)理十分發(fā)育等原因,很難制成滿足實驗要求的試件,因此,選用型煤代替原煤完成相應的實驗研究就顯得尤為重要,而研究表明型煤與原煤在力學及滲流特性方面存在一定差異性,如果能夠改善型煤的力學及滲流特性使之接近原煤,對于煤巖的實驗室研究有很大的基礎指導意義。
　　本文以取自重慶松

2、藻煤礦K2煤層的煤樣作為研究對象,通過參考國內(nèi)外大量資料以及預先實驗,選用了乳白膠、黃泥、水泥三種物質(zhì)作為型煤粘結(jié)劑,利用自行研制的含瓦斯煤熱流固耦合三軸伺服實驗裝置,研究不同粘結(jié)劑條件下含瓦斯型煤的力學及滲透特性,并與原煤對比,得到如下主要結(jié)論:
　　1)實驗研究了乳白膠粘結(jié)劑下的不同粘結(jié)劑含量、不同烘干溫度、不同水膠比和不同成型壓力對型煤力學及滲透特性的影響,結(jié)果表明:粘結(jié)劑含量和烘干溫度的增加,型煤軸向和徑向變形減小,強度和

3、彈性模量增加,泊松比降低,滲透率增加,經(jīng)擬合發(fā)現(xiàn)初始滲透率和最小滲透率均與粘結(jié)劑含量呈二次函數(shù)關系;水膠比的增加,型煤的強度降低,滲透率增加;成型壓力增加,型煤軸向和徑向變形增加,強度和彈性模量降低,泊松比增加,滲透率先減小后增加;
　　2)實驗研究了黃泥粘結(jié)劑下的不同粘結(jié)劑含量、不同烘干溫度對型煤力學及滲透特性的影響,結(jié)果表明:粘結(jié)劑含量的增加,型煤的強度先增加后減小,軸向變形和徑向變形減小,滲透率減小;烘干溫度的增加,軸向變形

4、和徑向變形減小,強度和彈性模量增加,泊松比減小,滲透率增加;
　　3)實驗研究了水泥粘結(jié)劑下的不同粘結(jié)劑含量、不同養(yǎng)護時間對型煤力學及滲透特性的影響,結(jié)果表明:粘結(jié)劑含量的增加,型煤軸向變形和徑向變形減小,強度和彈性模量增加,泊松比減小,滲透率減小,經(jīng)擬合發(fā)現(xiàn)初始滲透率和最小滲透率均隨粘結(jié)劑含量的增加呈負指數(shù)函數(shù)關系;養(yǎng)護時間的增加,型煤軸向、徑向變形變化不大,強度先增后減,滲透率減小;
　　4)利用基于歐式距離的相似性度量

5、方法對型煤的力學及滲透性特征值與原煤對比評價,可得:乳白膠粘結(jié)劑下,乳白膠含量3％,未烘干,水膠比1:1,成型壓力100MPa,歐氏距離最小為:5.14,該條件下型煤與原煤力學及滲流特性接近;黃泥粘結(jié)劑下,黃泥含量5%,烘干50℃,水膠比1:1,成型壓力100MPa,型煤與原煤特征向量的歐氏距離最小為:4.00,該條件下型煤與原煤力學及滲流特性接近;水泥粘結(jié)劑下,水泥含量20%,烘干80℃,養(yǎng)護時間28d,成型壓力100MPa,歐氏距離