【摘 要】
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低渗煤体微观渗流特性研究对煤层注水增注、防治瓦斯灾害具有重要价值,物理模型仿真试验是开展此研究的重要途径之一.为研究煤体孔隙微观尺度下液体的初始渗流特性,以微流控技术为基础,制作替代煤体孔隙的等效毛管束模型,构建了微观渗流可视化试验平台,开展了不同孔隙尺寸、不同流体的渗流模型试验,分析了渗流流量、渗流压力、孔径尺度、润湿性等多个参量对渗流特性的影响.研究结果表明:① 渗流过程不同位置孔隙渗流的活跃性差异较大,模型中间位置渗流更活跃;渗流初始流量越大,参与渗流通道数目越多.渗流初始流量与毛细管内流体体积成正
【机 构】
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山东科技大学 矿山灾害预防控制省部共建国家重点实验室培育基地,山东 青岛 266590;山东科技大学 安全与环境工程学院,山东 青岛 266590;山东科技大学 安全与环境工程学院,山东 青岛 266
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低渗煤体微观渗流特性研究对煤层注水增注、防治瓦斯灾害具有重要价值,物理模型仿真试验是开展此研究的重要途径之一.为研究煤体孔隙微观尺度下液体的初始渗流特性,以微流控技术为基础,制作替代煤体孔隙的等效毛管束模型,构建了微观渗流可视化试验平台,开展了不同孔隙尺寸、不同流体的渗流模型试验,分析了渗流流量、渗流压力、孔径尺度、润湿性等多个参量对渗流特性的影响.研究结果表明:① 渗流过程不同位置孔隙渗流的活跃性差异较大,模型中间位置渗流更活跃;渗流初始流量越大,参与渗流通道数目越多.渗流初始流量与毛细管内流体体积成正比;② 初始流量一定时,不同孔径内渗流压力和时间关系相同,即渗流压力随时间增加增大.初始渗流流量越大,体系渗流压力也越大;毛管束内渗流呈现较明显的非线性渗流特征;③ 不同的模型孔径尺度下,渗流流量与渗流压力关系十分接近;3种孔径尺度的毛管束模型中去离子水的流量和压力都呈现出不同程度的非线性特征,且孔径尺度越小,非线性程度越强;④ 在流体润湿性的影响上,不同模型孔径的试验结果都表明,润湿性好的流体在毛细孔隙模型中渗流压力更小.相较于孔径尺度,渗流初始流量对流体渗流压力的影响更大.
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为全面获取采动煤层底板破坏演化及层次性特征,采用钻孔注水试验法(点)、钻孔窥视法(点)、钻孔分布式光纤监测法(线)、瞬变电磁法(面)4种方法,构建了煤层底板全空间点-线-面协同监测模式;根据煤层底板采动破坏程度,从裂隙导水性、拉伸剪切应变、采动岩层物性多参量角度,将将传统的“下三带”中的煤层底板采动导水破坏带划分为导水裂隙带、应力应变带、物性差异带;以平朔矿区9煤工作面为实测对象,监测获取了采动煤层底板全空间、动静态、多层次变形破坏特征.研究结果表明:点-线-面多参量协同监测方法在监测空间上可实现点线面动
为探究页岩矿物组分、孔隙结构及其分形维数对页岩吸附特性的影响,开展龙马溪组、五峰组以及延长组页岩总有机碳(TOC)含量测试、X射线衍射(XRD)测试、低温N2吸附测试,CH4等温吸附实验,基于吸附相体积Va恒定、吸附相密度ρa恒定2种方法对页岩气绝对吸附量进行了校正,并采用Langmuir模型对绝对吸附量进行了拟合,在此基础上获得了页岩矿物组分、孔隙结构以及Lang?muir模型参数之间的关系.结果表明:Langmuir模型能很好地拟合实验条件下CH4在不同页岩上的吸附数据,且Langmuir模型对基于V
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高突矿井瓦斯抽采是治理工作面隅角瓦斯超限的重要手段,各抽采方式布置层位不同,其抽采效果存在明显差异,研究协同抽采各抽采方式的最优布置层位具有重要意义.为提高高抽巷抽采效率实现瓦斯精准抽采,基于“椭抛带”理论,运用Fluent数值模拟软件对协同抽采各抽采方式的布置层位进行模拟研究,分析各布置条件下工作面隅角瓦斯浓度,确定最优布置层位.模拟结果表明协同抽采中各抽采方式布置层位为:高抽巷最优平距25 m,最优垂距30 m,定向长钻孔最优平距在10～20 m,最优垂距在11～21 m.通过对单一抽采与协同抽采进行
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