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考虑煤渗透性变化的抽采渗流耦合模型研究及应用
  • 167
  • 66
  • 作者

    张磊王浩盛袁欣鹏谷超

  • 单位

    山西大同大学煤炭工程学院

  • 摘要
    为揭示煤岩变形对煤层瓦斯抽采渗流特性的影响，开展了煤层瓦斯抽采气固耦合问题研究。首先，考虑煤吸附解吸变形、孔隙压力及渗透性变化对瓦斯抽采的影响；然后，根据达西定律，建立以有效应力及吸附应变为耦合媒介的煤层瓦斯渗流和煤岩变形气固耦合方程；最后，以沙曲矿24208工作面为工程背景进行抽采煤层位移、吸附应变和瓦斯渗流数值模拟，并对比分析煤层瓦斯压力、煤层渗透率和瓦斯抽采量的耦合效应。结果表明：抽采后钻孔周围煤体位移呈增大趋势，煤体因瓦斯解吸收缩变形，距抽采孔越近应变量越大；抽采初期煤层瓦斯压降梯度大；煤层渗透率随抽采时间呈增大趋势，距孔越近增幅越大；初期钻孔瓦斯抽采量较大但降幅较快，后趋于稳定，对比发现模型抽采量计算结果与实际抽采数据较为一致。
  • 关键词

    瓦斯抽采耦合模型渗透性吸附应变

  • 文章目录
    1 抽采耦合数学模型
    1.1 煤岩变形控制方程
    1.2 瓦斯渗流场方程
    1)煤层瓦斯质量守恒方程：
    2)煤层瓦斯含量。
    3)煤层瓦斯渗流场方程。
    2 抽采时煤岩变形及瓦斯渗流数值模拟
    2.1 几何模型及定解条件
    2.2 抽采时煤岩变形特征
    2.2.1 位移变化特征
    2.2.2 吸附应变变化特征
    2.3 抽采时煤层瓦斯渗流特征
    2.3.1 煤层瓦斯压力变化特征
    2.3.2 渗透率变化特征
    2.3.3 钻孔瓦斯抽采量变化特征
    3 工程案例
    4 结 论
  • 引用格式
    张磊,王浩盛,袁欣鹏,谷超.考虑煤渗透性变化的抽采渗流耦合模型研究及应用[J].煤炭工程,2022,54(07):104-108.
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