張春會;趙鶯菲;鄭曉明;溫度變化、滑脫效應、有效應力等對煤層變形和瓦斯流動耦合機制的影響規律是煤層瓦斯突出災害防治、煤層氣抽放設計等工程中的關鍵。從吉林華興礦取原煤,粉碎后制備型煤試樣,利用自行研制的三軸滲流應力溫度耦合實驗裝置開展了三軸氣滲流試驗,研究了孔壓、有效應力及溫度對型煤滲透率的影響規律,結果表明:1)低孔壓條件下,隨著孔壓增加煤樣滲透率減小,當減小至某一臨界值后,滲透率再隨孔壓增加而緩慢增長,即表現為所謂的滑脫效應。2)有效圍壓對煤的滲透率有很大影響,圍壓增加,煤樣所受有效應力增大,煤樣內的孔隙和裂隙空間被壓縮,瓦斯的滲流通道變窄,滲透率降低。3)溫度變化對煤的滲透率有顯著影響,溫度升高,煤的滲透率降低。這主要是由于溫度升高使得煤樣體積膨脹,由于周圍的約束使得煤樣內部出現溫度壓應力,煤的孔隙和裂隙空間被壓縮,試樣的滲透率降低。同時,溫度升高使得甲烷氣體黏性增強,加劇了煤的滲透率降低的趨勢。溫度變化對煤滲透率的影響近似服從線性關系。4)建立了考慮溫度變化、有效應力及滑脫效應影響的煤滲透率演化方程。將煤視作彈性介質,結合有效應力原理和本文的煤滲透率演化方程,建立了考慮溫度變化、滑脫效應影響的煤變形和瓦斯流動耦合數學模型,在Matlab軟件下開發了相應的有限元程序。通過數值算例研究了溫度變化和滑脫效應對煤變形和瓦斯流動的影響規律,結果表明:1)若不考慮溫度變化和滑脫效應的影響,將偏于低估瓦斯流動能力,在煤變形和瓦斯流動耦合分析中應考慮溫度變化和滑脫效應的影響。2)本文建立的模型能較好地考慮溫度變化、滑脫效應和有效應力對煤層瓦斯流動的影響,從而為煤層瓦斯運移預測提供了一個新的思路。
2015年03期 v.36;No.124 306-312頁 [查看摘要][在線閱讀][下載 1137K] [下載次數：192 ] |[網刊下載次數：156 ] |[引用頻次：1 ] |[閱讀次數：157 ]