考虑滑脱效应的受载含瓦斯煤渗流规律研究

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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。
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