煤体瓦斯渗流主控因素演化特性及其对瓦斯抽采控制机制
发布时间：2020-12-21 06:39
目前,为提高低渗煤层瓦斯抽采效率,瓦斯强化抽采技术被广泛应用,但同一强化抽采技术在不同矿区、甚至同一矿区不同煤层出现了应用效果参差不齐的现象,这意味着在应用效果较差的矿井,强化抽采措施并未针对性破解控制煤体瓦斯渗流的主要因素。因此,开展煤体瓦斯渗流主控因素及其对瓦斯抽采控制机制的研究是实现煤层瓦斯高效抽采的重要基础。煤体瓦斯渗流会同时受到煤体渗透性和孔隙压力梯度的控制,而应力场是控制煤体渗透性与孔隙压力梯度的最根本因素。为此,本文基于实际煤体的多重应力场,采用物理实验、理论分析等手段较系统的开展了煤体瓦斯渗流主控因素及其对瓦斯抽采控制机制的研究,取得的主要研究成果如下:（1）在理论分析孔隙压力、吸附对煤体力学状态影响的基础上,模拟煤体原位边界条件,开展了孔隙压力、吸附对煤体应力场影响规律实验。结果表明:煤体水平应力、竖直应变随气体压力降低,整体呈减少趋势,且这种趋势随气体压力降低而逐渐加快,吸附应力始终对煤体应力场的演化起到了主要控制作用;煤体水平应力、竖直应变的演化（单独孔隙压力影响）与孔隙压力呈线性关系,而单独孔隙压力的变化并未对煤体水平有效应力产生影响;煤体水平吸附应力、竖直吸附...
【文章来源】：中国矿业大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：155 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
煤体的物理结构简化模型
博士学位论文14与端割理，通常这两组割理呈垂直分布，且与煤层层理方向垂直，煤层裂隙如图2-1所示。图2-1煤层裂隙示意图[169]Figure2-1Schematicdiagramofcoalseamfracture煤基质由中微孔隙与固体骨架构成，此外在煤层内均赋存有瓦斯，其中80-90%瓦斯以吸附状态存在于中微孔隙内，而仅有10-20%瓦斯以游离态存在于裂隙内；此外，根据Liu等[171]学者的研究成果，实际煤层中煤基质块间并没有被裂隙系统所完全分割，而是通过基质桥相互连接，基于上述分析可知煤层物理结构模型可描述为图2-2所示。图2-2煤层物理结构模型Figure2-2Schematicdescriptionofcoalseamphysicalstructure
博士学位论文14与端割理，通常这两组割理呈垂直分布，且与煤层层理方向垂直，煤层裂隙如图2-1所示。图2-1煤层裂隙示意图[169]Figure2-1Schematicdiagramofcoalseamfracture煤基质由中微孔隙与固体骨架构成，此外在煤层内均赋存有瓦斯，其中80-90%瓦斯以吸附状态存在于中微孔隙内，而仅有10-20%瓦斯以游离态存在于裂隙内；此外，根据Liu等[171]学者的研究成果，实际煤层中煤基质块间并没有被裂隙系统所完全分割，而是通过基质桥相互连接，基于上述分析可知煤层物理结构模型可描述为图2-2所示。图2-2煤层物理结构模型Figure2-2Schematicdescriptionofcoalseamphysicalstructure
【参考文献】：
期刊论文
[1]孔隙压和吸附引起煤体变形规律的试验研究[J]. 刘鹏,赵阳升,冯子军. 煤矿安全. 2019(10)
[2]考虑滑脱效应的低阶煤动态渗透率预测新模型[J]. 东振,申瑞臣,薛华庆,陈艳鹏,陈姗姗,孙粉锦,张福东,刘人和,彭涌. 岩土力学. 2019(11)
[3]深部岩体力学与开采理论研究进展[J]. 谢和平. 煤炭学报. 2019(05)
[4]采掘扰动与温度耦合影响下工作面前方煤体渗透率模型研究[J]. 荣腾龙,周宏伟,王路军,任伟光,王子辉,苏腾. 岩土力学. 2019(11)
[5]煤岩气储层滑脱效应实验研究[J]. 王湘涛,王学武,宋文铜,印树明. 云南化工. 2019(02)
[6]致密岩石介质中气体滑脱效应的研究进展[J]. 冉艳霞,叶斌,程子睿. 地质力学学报. 2018(04)
[7]煤炭深部原位流态化开采的理论与技术体系[J]. 谢和平,鞠杨,高明忠,高峰,刘见中,任怀伟,葛世荣. 煤炭学报. 2018(05)
[8]硬、软煤样三轴压缩瓦斯流动特征[J]. 雷文杰,刘相风. 安全与环境学报. 2018(01)
[9]不同含水饱和度低渗透岩石气体滑脱效应研究[J]. 巢志明,王环玲,徐卫亚,贾朝军,方应东. 岩土工程学报. 2017(12)
[10]基于温度作用下含瓦斯煤渗透率动态演化模型的修正及试验研究[J]. 孙光中,荆永滨,田坤云,王李管,张瑞林. 应用基础与工程科学学报. 2017(03)
博士论文
[1]复合煤层水力冲孔卸压增透机制及高效瓦斯抽采方法研究[D]. 张荣.中国矿业大学 2019
[2]深部裂隙煤体瓦斯抽采过程中的多场耦合机制及其工程响应[D]. 刘厅.中国矿业大学 2019
[3]割缝煤体瓦斯—水两相作用机制及耦合渗流特性研究[D]. 郭畅.中国矿业大学 2019
[4]粉化煤体瓦斯快速扩散动力学机制及对突出煤岩的输运作用[D]. 赵伟.中国矿业大学 2018
[5]基于含水率的固—气耦合模型构建及裂隙瓦斯流动规律研究[D]. 赵源.重庆大学 2018
[6]煤-气-水耦合作用下低阶烟煤力学损伤及渗透率演化机制研究[D]. 陈明义.中国矿业大学 2017
[7]真三轴载荷煤体渗流特性及其在瓦斯抽采中的应用[D]. 刘佳佳.中国矿业大学(北京) 2017
[8]多重应力路径下双重孔隙煤体损伤扩容及渗透性演化机制与应用[D]. 刘清泉.中国矿业大学 2015
[9]复杂介质煤层气运移模型及数值模拟研究[D]. 张先敏.中国石油大学 2010
硕士论文
[1]温度、应力作用下非均质煤体蠕变—渗流规律研究[D]. 陆红波.太原理工大学 2019
[2]气体孔隙压力和吸附作用下煤体有效应力的试验研究[D]. 刘鹏.太原理工大学 2019
[3]含瓦斯煤渗透性影响因素重要程度研究[D]. 申文斌.太原理工大学 2018
[4]低渗松软煤层蠕变条件下瓦斯渗流规律研究[D]. 李建明.河南理工大学 2017
[5]不同温度、蠕变条件下的含瓦斯煤渗流规律研究[D]. 王司建.河南理工大学 2016
[6]储层微观结构的随机模型及其渗流规律的数值模拟[D]. 程伟.武汉工业学院 2012
[7]力热耦合作用下含瓦斯煤力学特性与渗流特性的实验研究[D]. 张丹丹.重庆大学 2011
[8]有效应力规律的细观机理的数值实验研究[D]. 吴海.太原理工大学 2003
本文编号：2929377
【文章来源】：中国矿业大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：155 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
煤体的物理结构简化模型
博士学位论文14与端割理，通常这两组割理呈垂直分布，且与煤层层理方向垂直，煤层裂隙如图2-1所示。图2-1煤层裂隙示意图[169]Figure2-1Schematicdiagramofcoalseamfracture煤基质由中微孔隙与固体骨架构成，此外在煤层内均赋存有瓦斯，其中80-90%瓦斯以吸附状态存在于中微孔隙内，而仅有10-20%瓦斯以游离态存在于裂隙内；此外，根据Liu等[171]学者的研究成果，实际煤层中煤基质块间并没有被裂隙系统所完全分割，而是通过基质桥相互连接，基于上述分析可知煤层物理结构模型可描述为图2-2所示。图2-2煤层物理结构模型Figure2-2Schematicdescriptionofcoalseamphysicalstructure
博士学位论文14与端割理，通常这两组割理呈垂直分布，且与煤层层理方向垂直，煤层裂隙如图2-1所示。图2-1煤层裂隙示意图[169]Figure2-1Schematicdiagramofcoalseamfracture煤基质由中微孔隙与固体骨架构成，此外在煤层内均赋存有瓦斯，其中80-90%瓦斯以吸附状态存在于中微孔隙内，而仅有10-20%瓦斯以游离态存在于裂隙内；此外，根据Liu等[171]学者的研究成果，实际煤层中煤基质块间并没有被裂隙系统所完全分割，而是通过基质桥相互连接，基于上述分析可知煤层物理结构模型可描述为图2-2所示。图2-2煤层物理结构模型Figure2-2Schematicdescriptionofcoalseamphysicalstructure
【参考文献】：
期刊论文
[1]孔隙压和吸附引起煤体变形规律的试验研究[J]. 刘鹏,赵阳升,冯子军. 煤矿安全. 2019(10)
[2]考虑滑脱效应的低阶煤动态渗透率预测新模型[J]. 东振,申瑞臣,薛华庆,陈艳鹏,陈姗姗,孙粉锦,张福东,刘人和,彭涌. 岩土力学. 2019(11)
[3]深部岩体力学与开采理论研究进展[J]. 谢和平. 煤炭学报. 2019(05)
[4]采掘扰动与温度耦合影响下工作面前方煤体渗透率模型研究[J]. 荣腾龙,周宏伟,王路军,任伟光,王子辉,苏腾. 岩土力学. 2019(11)
[5]煤岩气储层滑脱效应实验研究[J]. 王湘涛,王学武,宋文铜,印树明. 云南化工. 2019(02)
[6]致密岩石介质中气体滑脱效应的研究进展[J]. 冉艳霞,叶斌,程子睿. 地质力学学报. 2018(04)
[7]煤炭深部原位流态化开采的理论与技术体系[J]. 谢和平,鞠杨,高明忠,高峰,刘见中,任怀伟,葛世荣. 煤炭学报. 2018(05)
[8]硬、软煤样三轴压缩瓦斯流动特征[J]. 雷文杰,刘相风. 安全与环境学报. 2018(01)
[9]不同含水饱和度低渗透岩石气体滑脱效应研究[J]. 巢志明,王环玲,徐卫亚,贾朝军,方应东. 岩土工程学报. 2017(12)
[10]基于温度作用下含瓦斯煤渗透率动态演化模型的修正及试验研究[J]. 孙光中,荆永滨,田坤云,王李管,张瑞林. 应用基础与工程科学学报. 2017(03)
博士论文
[1]复合煤层水力冲孔卸压增透机制及高效瓦斯抽采方法研究[D]. 张荣.中国矿业大学 2019
[2]深部裂隙煤体瓦斯抽采过程中的多场耦合机制及其工程响应[D]. 刘厅.中国矿业大学 2019
[3]割缝煤体瓦斯—水两相作用机制及耦合渗流特性研究[D]. 郭畅.中国矿业大学 2019
[4]粉化煤体瓦斯快速扩散动力学机制及对突出煤岩的输运作用[D]. 赵伟.中国矿业大学 2018
[5]基于含水率的固—气耦合模型构建及裂隙瓦斯流动规律研究[D]. 赵源.重庆大学 2018
[6]煤-气-水耦合作用下低阶烟煤力学损伤及渗透率演化机制研究[D]. 陈明义.中国矿业大学 2017
[7]真三轴载荷煤体渗流特性及其在瓦斯抽采中的应用[D]. 刘佳佳.中国矿业大学(北京) 2017
[8]多重应力路径下双重孔隙煤体损伤扩容及渗透性演化机制与应用[D]. 刘清泉.中国矿业大学 2015
[9]复杂介质煤层气运移模型及数值模拟研究[D]. 张先敏.中国石油大学 2010
硕士论文
[1]温度、应力作用下非均质煤体蠕变—渗流规律研究[D]. 陆红波.太原理工大学 2019
[2]气体孔隙压力和吸附作用下煤体有效应力的试验研究[D]. 刘鹏.太原理工大学 2019
[3]含瓦斯煤渗透性影响因素重要程度研究[D]. 申文斌.太原理工大学 2018
[4]低渗松软煤层蠕变条件下瓦斯渗流规律研究[D]. 李建明.河南理工大学 2017
[5]不同温度、蠕变条件下的含瓦斯煤渗流规律研究[D]. 王司建.河南理工大学 2016
[6]储层微观结构的随机模型及其渗流规律的数值模拟[D]. 程伟.武汉工业学院 2012
[7]力热耦合作用下含瓦斯煤力学特性与渗流特性的实验研究[D]. 张丹丹.重庆大学 2011
[8]有效应力规律的细观机理的数值实验研究[D]. 吴海.太原理工大学 2003
本文编号：2929377
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