流固耦合煤體真三軸滲流實驗裝置的研制及應(yīng)用.pdf

1、煤體滲透率是研究瓦斯在煤體中運移流動的基本參數(shù)，煤礦開采中的各種瓦斯動力現(xiàn)象、煤層氣開采和瓦斯災(zāi)害防治均與煤層的滲透性有關(guān)。目前，針對煤體滲透率變化規(guī)律的實驗研究取得了豐碩的成果，但多為準(zhǔn)三軸，本論文以流固耦合煤體真三軸滲流實驗裝置為研究主線，以裝置應(yīng)用及實驗研究為重點，以數(shù)值模擬做驗證手段，逐一展開“流固耦合煤體真三軸滲流實驗裝置的研制及應(yīng)用”這一課題的研究。
　　進行了流固耦合煤體真三軸滲流實驗裝置的設(shè)計，該裝置主要由真三軸壓

2、力室及框架、動力及控制系統(tǒng)、供氣系統(tǒng)、數(shù)據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)以及試件成型裝置5大部分組成。經(jīng)調(diào)試，所能達到的主要技術(shù)指標(biāo)如下:①試件尺寸:200 mm×100 mm×100 mm;②適用溫度范圍:0～70℃;③σ1控制范圍0～100 MPa，ε1控制范圍0～60 mm;σ2控制范圍0～50 MPa，ε2控制范圍0～40 mm;σ3控制范圍0～15 MPa，環(huán)向變形范圍0～20 mm;瓦斯壓力控制范圍0～6 MPa，精度均為0.1％;④應(yīng)力、變形和

3、流量參數(shù)實現(xiàn)全自動采集，氣體流量0～5 L/min，精度±0.1％。
　　采用自主研制的流固耦合煤體真三軸滲流實驗裝置，以型煤為研究對象，首先進行了相同圍壓約束條件下（σ2=σ3）連續(xù)加載實驗，分析得出了相同圍壓約束條件下變軸壓加載速率對煤體變形破壞特征及瓦斯?jié)B流演化規(guī)律的影響;然后進行了不同圍壓約束條件下（σ2≠σ3）逐級加載實驗，對不同三向應(yīng)力及瓦斯壓力下煤體滲透率變化規(guī)律進行了實驗研究初探。
　　基于顆粒離散元理論，利