氣體壓力升降過(guò)程含瓦斯煤變形與滲流規(guī)律及其影響因素的試驗(yàn)研究.pdf

1、我國(guó)煤層瓦斯含量豐富，但大量煤層瓦斯處于千米之下且大多儲(chǔ)存于低滲煤儲(chǔ)層中，不利于工業(yè)化開(kāi)采。因此，在較大溫度范圍內(nèi)系統(tǒng)研究氣體壓力升降過(guò)程中含瓦斯煤瓦斯運(yùn)移的一般規(guī)律就顯得非常有意義。此外，低滲煤層的滑脫效應(yīng)顯著，這一現(xiàn)象有利于煤層瓦斯的抽采，因而對(duì)氣體壓力升降過(guò)程中滑脫效應(yīng)的探討就顯得非常有實(shí)際意義。
　　本文以重慶松藻煤礦K2煤層制作的型煤煤樣作為研究對(duì)象，利用自行研制的含瓦斯煤熱流固耦合三軸伺服實(shí)驗(yàn)裝置，進(jìn)行不同溫度條件下先

2、加載后卸載同時(shí)改變氣體壓力以模擬煤層瓦斯集聚和開(kāi)采過(guò)程中的吸附解吸過(guò)程，探討煤的變形及滲透特性。在相同試驗(yàn)條件下進(jìn)行He的平行滲流試驗(yàn)，探討滑脫效應(yīng)對(duì)煤滲透特性的影響。主要取得了以下研究成果：
　　1）研究了氣體壓力升降過(guò)程中氣壓升降對(duì)含瓦斯煤變形與滲透率的影響，結(jié)果表明：升壓階段應(yīng)變隨氣壓升高均呈線(xiàn)性變化，降壓階段隨氣壓降低軸向應(yīng)變?cè)龃髲较驊?yīng)變減小。滲透率與氣壓之間變化關(guān)系曲線(xiàn)近似呈二次拋物線(xiàn)型，隨氣壓升高先減小后略有增大約在3

3、.0MPa時(shí)達(dá)到最小。隨著氣壓的升高與降低，煤的體積應(yīng)變與滲透率呈現(xiàn)相似的變化趨勢(shì)，約在1.0MPa左右出現(xiàn)拐點(diǎn)。
　　2）研究了氣體壓力升降過(guò)程中溫度對(duì)含瓦斯煤變形及滲透特性的影響，相同氣體壓力條件下隨溫度升高軸向應(yīng)變先增大后減小在40℃時(shí)達(dá)到最大，溫度升高徑向應(yīng)變總體呈減小趨勢(shì)。氣體壓力恒定時(shí)滲透率隨溫度的升高呈先迅速增大后減小的趨勢(shì)，本試驗(yàn)在50℃出現(xiàn)最高值。
　　3）研究了氣體壓力升降過(guò)程中循環(huán)次數(shù)對(duì)含瓦斯煤變形及滲

4、透特性的影響，充入 CH4條件下，隨循環(huán)次數(shù)增加軸向應(yīng)變呈增大趨勢(shì)；徑向應(yīng)變隨循環(huán)次數(shù)增大而減小。充入He條件下隨循環(huán)次數(shù)增加，無(wú)論升壓還是降壓階段，軸向應(yīng)變?cè)龃蟆较驊?yīng)變減小。充入兩種氣體條件下，隨循環(huán)次數(shù)增加滲透率均呈線(xiàn)性減小。
　　4）研究了氣體壓力升降過(guò)程中氣體吸附性對(duì)含瓦斯煤變形及滲透特性的影響，煤樣中分別充入 He、CH4時(shí)，煤樣應(yīng)變隨氣體壓力變化趨勢(shì)基本一致但后者的應(yīng)變量明顯大于前者。充入兩種氣體時(shí)煤的滲透率隨氣壓升