采動(dòng)影響下覆巖滲透性演化規(guī)律相似模擬實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、我國(guó)大部分礦區(qū)煤層瓦斯賦存具有“三高三低”特征，使得煤層瓦斯采前預(yù)抽效果不甚理想，針對(duì)此問題提出的利用采動(dòng)覆巖移動(dòng)影響及裂隙動(dòng)態(tài)演化特征抽采卸壓瓦斯技術(shù)已經(jīng)成為我國(guó)瓦斯治理和利用的有效手段。然而由于現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境復(fù)雜，對(duì)煤巖層滲透性相關(guān)參數(shù)的測(cè)定難度較大，導(dǎo)致瓦斯抽采量達(dá)不到預(yù)期效果。論文系統(tǒng)總結(jié)了采動(dòng)圍巖裂隙演化規(guī)律、采動(dòng)裂隙帶內(nèi)卸壓瓦斯運(yùn)移規(guī)律和相似模擬實(shí)驗(yàn)的研究成果，認(rèn)識(shí)到采動(dòng)影響下覆巖滲透性演化規(guī)律是研究瓦斯運(yùn)移、瓦斯抽采的重要問題之

2、一，而現(xiàn)有物理模型需要進(jìn)一步改進(jìn)，才能滿足更多相似條件的約束而達(dá)到較好的實(shí)驗(yàn)效果。
　　 在分析采動(dòng)裂隙帶中卸壓瓦斯運(yùn)移規(guī)律的基礎(chǔ)上，運(yùn)用巖石多孔介質(zhì)力學(xué)理論分析了煤巖力學(xué)介質(zhì)屬性。在滲流力學(xué)理論和彈性力學(xué)理論基礎(chǔ)上闡述了煤巖瓦斯固氣耦合的物理基礎(chǔ)，建立了固氣耦合的數(shù)學(xué)模型。根據(jù)相似理論，推導(dǎo)了固氣耦合的相似準(zhǔn)則，得到瓦斯壓力的相似常數(shù)和滲透性相似常數(shù)等相似常數(shù)。
　　 根據(jù)相似理論，相似模型反映實(shí)際情況的準(zhǔn)確程度主要取

3、決于相似條件的實(shí)現(xiàn)情況，而這又在很大程度上依靠正確地選擇并配比相似材料。針對(duì)這一問題，研制了相似材料滲透性測(cè)試設(shè)備、設(shè)計(jì)了實(shí)驗(yàn)方案，對(duì)山西和順天池能源有限責(zé)任公司401綜放面不同巖性覆巖制作了相似材料試件并對(duì)其逐一進(jìn)行滲透性測(cè)試，得到原巖滲透性系數(shù)。
　　 研制了固氣兩相平面相似模擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，通過實(shí)驗(yàn)分析了煤層開采后覆巖裂隙產(chǎn)生、發(fā)展的時(shí)空演化規(guī)律以及隨工作面推進(jìn)覆巖氣體滲流變規(guī)律，從不同角度進(jìn)一步分析了滲透性與不同充氣壓力、不