氣體壓力升降過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存于低滲煤儲層中，不利于工業(yè)化開采。因此，在較大溫度范圍內(nèi)系統(tǒng)研究氣體壓力升降過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，因而對氣體壓力升降過程中滑脫效應(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采過程中的吸附解吸過程，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程中氣壓升降對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性變化，降壓階段隨氣壓降低軸向應(yīng)變增大徑向應(yīng)變減小。滲透率與氣壓之間變化關(guān)系曲線近似呈二次拋物線型，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，約在1.0MPa左右出現(xiàn)拐點(diǎn)。
　　2）研究了氣體壓力升降過程中溫度對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。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，本試驗(yàn)在50℃出現(xiàn)最高值。
　　3）研究了氣體壓力升降過程中循環(huán)次數(shù)對含瓦斯煤變形及滲

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；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，無論升壓還是降壓階段，軸向應(yīng)變增大、徑向應(yīng)變減小。充入兩種氣體條件下，隨循環(huán)次數(shù)增加滲透率均呈線性減小。
　　4）研究了氣體壓力升降過程中氣體吸附性對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