深部低透气性首采层煤与瓦斯气固耦合模型

发布时间：2018-08-21 12:10

【摘要】：立足于消除煤层渗透及扩散特性对于煤与瓦斯气固耦合模型的干扰,在分析首采煤层所处应力状态特点的基础上,建立更符合煤体的孔隙裂隙二重介质特性的修正的P-M渗透率模型,提出考虑解吸 扩散效应及Klinkenberg效应的煤与瓦斯气固耦合模型,详细阐述多物理场之间的耦合作用关系。应用该模型模拟分析深部首采层顺层钻孔预抽消突过程中煤层瓦斯压力及渗透率的演化规律。模拟结果表明,Klinkenberg效应对低渗透煤层瓦斯运移的促进作用显著,并随着瓦斯压力减小促进效果增大;煤体绝对渗透率的动态变化是骨架压缩效应及基质收缩效应的竞争结果,瓦斯压力开始减小时,骨架压缩效应首先起主导作用,渗透率减小,瓦斯压力持续降低时,基质收缩效应逐渐取代其成为主导作用,渗透率增大。
[Abstract]:Based on eliminating the interference of permeability and diffusion characteristics of coal seam to the gas-gas coupling model of coal and gas, the characteristics of stress state in the first coal seam are analyzed. A modified P-M permeability model, which is more consistent with the characteristics of porous and fractured dual medium of coal body, is established, and a gas-gas coupling model considering desorption diffusion effect and Klinkenberg effect is proposed, and the coupling relationship between multiple physical fields is described in detail. The model is used to simulate and analyze the evolution law of gas pressure and permeability of coal seam in the process of pre-drainage and outburst suppression by drilling along the strata of deep first mining strata. The simulation results show that the Klinkenberg effect promotes the gas migration in low permeability coal seam significantly, and increases with the decrease of gas pressure, and the dynamic change of absolute permeability of coal body is the competitive result of skeleton compression effect and matrix shrinkage effect. When the gas pressure began to decrease, the skeleton compression effect played a leading role, while the permeability decreased, and when the gas pressure continued to decrease, the matrix shrinkage effect gradually replaced it, and the permeability increased.
【作者单位】： 中国矿业大学安全工程学院;中国矿业大学煤炭资源与安全开采国家重点实验室;
【基金】：国家自然科学基金青年基金项目(51204173,41202118,51304204)
【分类号】：TD712

【参考文献】

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【共引文献】

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本文编号：2195683