受载瓦斯煤体变形渗流特征及控制机理研究

发布时间：2021-11-12 19:05

　　荷载下含瓦斯煤的变形破坏-渗流特征及机理问题的研究,是有效预防煤岩瓦斯动力灾害发生的关键问题之一。论文模拟深部煤层赋存条件,以饱含瓦斯原煤为研究对象,采用实验室测试、物理模拟和理论分析等手段,运用煤岩学、岩体力学、统计热力学、弹性力学及表面物理化学等理论知识与方法,系统研究了煤体微观结构特征与渗透率、吸附变形与渗透率、力学变形与渗透性之间的协同响应和时空演化规律,主要包括吸附变形特征及机理,不同力学条件含瓦斯煤的力学变形破坏特征及机理,推导出了理想状态下的煤吸附变形与热力学参数之间的计算公式,建立了高温高压下基于煤非均质性的Fractal应力-应变-渗透率力学模型,揭示了影响含瓦斯煤的吸附性、变形破坏特征与渗透性差异的本质原因,为进一步研究深部煤层瓦斯动力灾害机理提供了理论基础,对煤与瓦斯突出防治和煤层气开采具有重要的指导意义。 

【文章来源】：中国矿业大学(北京)北京市 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：148 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

-丨煤孔隙形态类型（引自秦勇，1994)

采用改进的可测试渗透率的RMT —150岩石力学实验机进行渗透率测试(图2-6)，该设备主要包括瓦斯供给与采集装置、数据处理装置、煤样密封装置等，滲透气体为99.9%的纯CH4，渗透压力模拟采样地点瓦斯压力1.5MPa,实验所测得的渗透率为瓦斯相对渗透率。图2-6渗透率测试系统Figure 2-6 Test system of permeability26

图2-7渗透率测试流程图Figure 2-7 Flowchart of testing permeability2.3.4实验结果分析本次实验结果如表2-4所示。受地质条件制约，煤层瓦斯赋存和流动是非均衡的，为了进一步评价煤体结构对渗透率的影响趋势和渗透率的波动范围，在此引入煤的坚固性系数（/)、渗透率极差（&)、渗透率变异系数（fO等指标进行具体分析。煤的坚固性系数（/)是表征煤体坚固性的指标，国内常用落■法来测定，测定原理是建立在脆性材料破碎时遵循面积力能学说的基础上，认为破碎煤所消耗的功J与破碎物料的表面积S成正比，表面积与颗粒直径成反比，煤体的坚固性可用破碎比来表示，煤体越硬，其强度也就越高，/值越大，反之则越小。渗透率极差⑷是指同类煤体结构煤渗透率最大值与最小值的比值，反映渗透率的分布范围和波动程度，煤储层均质性越好，其值越接近1。渗透率变异系数（r)是指单层渗透率的标准差与平均渗透率之比，反映煤

【参考文献】：
期刊论文
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[2]不同应力路径下含瓦斯煤渗透特性的实验研究[J]. 朱卓慧,冯涛,谢东海,李石林.  采矿与安全工程学报. 2012(04)
[3]载荷作用下煤体变形与渗透性的相关性研究[J]. 祝捷,姜耀东,孟磊,赵毅鑫.  煤炭学报. 2012(06)
[4]基质收缩效应对含瓦斯煤渗流影响的实验分析[J]. 彭守建,许江,尹光志,蒋长宝,杨红伟.  重庆大学学报. 2012(05)
[5]压汞法和气体吸附法研究富有机质页岩孔隙特征[J]. 田华,张水昌,柳少波,张洪.  石油学报. 2012(03)
[6]煤体强度对钻屑温度影响的试验研究[J]. 潘一山,徐连满,李国臻,李忠华.  煤炭学报. 2012(03)
[7]复杂应力路径下含瓦斯煤渗透性变化规律研究[J]. 王登科,魏建平,尹光志.  岩石力学与工程学报. 2012(02)
[8]含瓦斯煤多级式卸围压变形破坏及渗透率演化规律实验[J]. 蒋长宝,黄滚,黄启翔.  煤炭学报. 2011(12)
[9]含瓦斯煤热流固耦合渗流实验研究[J]. 尹光志,蒋长宝,许江,彭守建,李文璞.  煤炭学报. 2011(09)
[10]三轴应力条件下温度对原煤渗流特性影响的实验研究[J]. 许江,张丹丹,彭守建,聂闻,王雷,陈宇龙.  岩石力学与工程学报. 2011(09)

博士论文
[1]高温高压三相介质煤吸附瓦斯机理与吸附模型[D]. 刘高峰.河南理工大学 2011
[2]基于细观力学试验的含瓦斯煤体变形破坏规律研究[D]. 刘延保.重庆大学 2009
[3]煤与瓦斯突出的耦合灾变机制及非线性分析[D]. 赵志刚.山东科技大学 2007



本文编号：3491489