考虑滑脱效应的受载含瓦斯煤渗流规律研究

发布时间：2017-04-25 10:19

  本文关键词：考虑滑脱效应的受载含瓦斯煤渗流规律研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着采煤机械化水平的提高,开采的深度也在逐年增加,地应力、温度和瓦斯压力也在逐步增大,研究含瓦斯煤的渗流特性对于矿井瓦斯防治具有重要意义。本文以含瓦斯原煤为研究对象,利用自主研发的含瓦斯煤热-流-固-力耦合吸附-解吸-渗流实验系统,进行不同温度和孔隙压力影响下的受载含瓦斯煤渗流实验研究,结合理论分析,对温度和孔隙压力影响下的受载含瓦斯煤渗流规律做深入分析,同时研究含瓦斯煤渗流过程中的滑脱效应一般规律及考虑滑脱效应的临界条件,主要得出如下结论:(1)温度变化对受载含瓦斯煤渗透率的影响与其所处应力-应变阶段密切相关。在弹性变形阶段,渗透率随温度的升高而减小,煤体基质内膨胀起主导作用,本文所建孔隙率模型能很好的解释该现象;气体压力的增大使得温度对煤样渗透率的影响逐渐减小。(2)在弹性变形阶段,含瓦斯煤渗透率随着瓦斯压力的增加呈现先下降后趋于平稳的指数函数趋势。当瓦斯压力较低时,煤的吸附作用较强且煤骨架的吸附膨胀变形也较大,加之滑脱效应效应,导致渗透率下降非常明显;随瓦斯压力增加,煤的吸附作用逐渐趋于平衡,煤体骨架的吸附膨胀变形也越来越小,气体压力的变化引起的有效应力变化逐渐显现,渗透率的变化趋于平缓。(3)考虑滑脱效应的气体渗流方程能更好的描述该实验渗流过程,得到了含瓦斯煤滑脱效应的一般规律。通过实验研究和理论分析,得到考虑滑脱效应的临界瓦斯压力约为1.8MPa。
【关键词】：受载含瓦斯煤 温度 孔隙压力 渗透率 滑脱效应
【学位授予单位】：河南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TD712
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 1 绪论11-21
• 1.1 研究背景和意义11-12
• 1.2 国内外研究现状12-18
• 1.2.1 含瓦斯煤渗流理论研究现状12-15
• 1.2.2 含瓦斯煤渗流实验研究现状15-17
• 1.2.3 滑脱效应影响下的含瓦斯煤渗流规律研究现状17
• 1.2.4 存在的问题17-18
• 1.3 本文主要研究工作18-19
• 1.3.1 研究内容18
• 1.3.2 技术路线18-19
• 1.4 研究特色19-21
• 2 考虑滑脱效应的含瓦斯煤渗透率模型分析21-31
• 2.1 滑脱效应机理及数学描述21-22
• 2.2 拟压力法22-26
• 2.3 气体渗流方程考虑滑脱效应的方法26-30
• 2.3.1 考虑滑脱效应的渗透率计算方法26-27
• 2.3.2 孔隙率计算公式的推导27-28
• 2.3.3 考虑滑脱效应的渗透率数值计算方法28-29
• 2.3.4 滑脱贡献率的公式推导29-30
• 2.4 小结30-31
• 3 实验平台的搭建与实验方案31-43
• 3.1 实验系统研发目标与思路31
• 3.2 实验系统主要特点及技术指标31-32
• 3.3 实验系统组成32-36
• 3.4 实验原理36
• 3.5 煤样制备及参数测定36-38
• 3.5.1 煤样的选取36
• 3.5.2 原煤试样的制备36-37
• 3.5.3 煤样参数测定37-38
• 3.6 受载含瓦斯煤渗流实验方案和步骤38-41
• 3.6.1 实验方案与步骤（一）38-40
• 3.6.2 实验方案与步骤（二）40-41
• 3.7 小结41-43
• 4 受载含瓦斯煤渗流规律研究43-75
• 4.1 实验数据处理方法43-45
• 4.1.1 渗流速度和瓦斯压力梯度43
• 4.1.2 渗透率43-44
• 4.1.3 滑脱效应贡献率44
• 4.1.4 有效应力44-45
• 4.2 全应力-应变条件下含瓦斯煤渗透率随温度的变化规律45-49
• 4.2.1 实验结果分析45-47
• 4.2.2 含瓦斯煤渗透率随温度的变化规律分析47-48
• 4.2.3 含瓦斯煤渗透率与温度、应变的关系48-49
• 4.3 孔隙压力对弹性变形阶段含瓦斯煤渗透率的影响49-57
• 4.3.1 渗流速度随孔隙压力的变化规律49-53
• 4.3.2 渗透率随孔隙压力的变化规律53-56
• 4.3.3 孔隙压力对受载含瓦斯煤渗透性影响分析56-57
• 4.4 温度对弹性变形阶段含瓦斯煤渗透率的影响57-63
• 4.4.1 渗流速度随温度的变化规律58-59
• 4.4.2 渗透率随温度的变化规律59-61
• 4.4.3 温度对受载含瓦斯煤渗透率影响分析61-63
• 4.5 滑脱效应对含瓦斯煤渗透率的影响63-71
• 4.5.1 受载含瓦斯煤渗透率计算方法分析63-66
• 4.5.2 滑脱因子随绝对渗透率变化规律66-67
• 4.5.3 滑脱效应贡献率变化规律分析67-68
• 4.5.4 考虑滑脱效应的含瓦斯煤渗流规律和临界值分析68-71
• 4.5.5 受载含瓦斯煤滑脱效应的一般规律分析71
• 4.6 实验结果的讨论71-72
• 4.7 小结72-75
• 5 结论与展望75-77
• 5.1 主要研究结论75-76
• 5.2 展望76-77
• 参考文献77-85
• 作者简历85-87
• 学位论文数据集87

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