采气-采煤阶段煤岩渗透率演化机制研究

摘要：

为模拟煤矿现场先采气后采煤的作业过程,利用含瓦斯煤热-流-固耦合三轴伺服渗流装置,开展孔隙压力减小的煤岩渗流试验和全应力-应变-渗流试验.通过推导温度升高时煤岩裂隙宽度变化的表达式,进一步构建考虑温度-应力的煤岩渗透率模型,探讨温度与应力作用下煤岩瓦斯渗流演化机制.新建的煤岩渗透率模型包括有效应力、吸附/解吸、热膨胀及热裂四部分影响因素,并使用损伤变量表征裂纹扩容过程中产生的基质膨胀效应(热裂),结果表明:(1)当外应力恒定时,不同温度下渗透率随孔隙压力减小先略有减小而后迅速增大;当孔隙压力恒定时,渗透率随温度增大整体呈先减小后增大的趋势.(2)在煤岩全应力-应变-渗流试验过程中,渗透率随轴向应力的增大呈先减小后增大的趋势;煤岩弹性模量及峰值强度与温度之间呈负相关关系.(3)新建渗透率模型的计算值和实测值基本一致,可较好表征渗透率随孔隙压力及有效应力的演化规律.(4)基于内膨胀应力的定义,探讨温度与应力作用过程中内膨胀变形对渗透率的贡献.在温度恒定时,渗透率随内膨胀因子的增大而减小;煤岩裂隙宽度与损伤相关,在温度突变系数增大过程中渗透率随之减小.

关键词：采矿工程、煤岩、采气、采煤、渗透率、温度

所属期刊栏目：41

分类号：TD32(矿山压力与支护)

资助基金：国家自然科学基金;国家自然科学基金;贵州省省级科技计划项目

在线出版日期：2022-04-12（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共15页

页码：132-146