煤岩瓦斯渗流特性实验：力热耦合影响研究

"煤岩力热耦合渗流特性实验装置开发与应用-论文" 本文主要探讨了在多因素综合影响下煤岩瓦斯渗流规律的研究，通过自主研发的煤岩力热耦合渗流特性实验装置进行实验。该装置的一大亮点是能够模拟真实的煤储层地质条件，对温度、含水率、地应力和注气压力等多个变量进行耦合效应分析，确保实验结果与煤矿现场的实际状况相吻合。实验过程中，特别设计的回压控制系统使得实验数据更具代表性。 实验结果显示，在恒定的温度和注气压力条件下，随着加载应力的增加，煤样的渗透率显著降低。然而，当加载应力的增大幅度保持不变时，渗透率下降的速率明显减缓，表明应力对渗透率的影响在一定范围内逐渐减弱。此外，实验还揭示了煤样渗透率与含水率之间的负相关关系：随着含水率的增加，渗透率逐渐减小，但这一减小的趋势随着时间的推移趋于平缓。这些发现对于理解和预测煤岩中的瓦斯渗流行为至关重要，有助于提高矿井瓦斯治理的效率和安全性。 力热耦合的概念在本研究中被广泛运用，它是指力学因素（如应力）和热力学因素（如温度）在煤岩体内的相互作用，这种耦合对瓦斯的运移和释放具有显著影响。应力的变化可以改变煤岩的孔隙结构和裂隙网络，从而影响其渗透性能；而温度则可能影响煤岩的物理性质，如膨胀、收缩以及气体吸附能力等，进一步影响瓦斯的渗流特性。 含水率是另一个重要的影响因素，水分的存在可以改变煤岩的孔隙结构，增加其对瓦斯的阻力，导致渗透率下降。含水率的增加可能会封闭部分孔隙或裂隙，限制瓦斯的流动路径，从而降低渗透率。 在实际的煤矿生产中，理解并考虑这些力热耦合和含水率因素对瓦斯渗流的影响至关重要，可以为制定有效的瓦斯抽采策略提供科学依据，降低矿井瓦斯事故的风险。同时，该实验装置的应用也为未来更深入的理论研究和技术创新提供了实验平台，有助于推动煤炭行业的安全与可持续发展。 关键词的解析如下： - 力热耦合：研究力和热如何共同影响煤岩内部的瓦斯渗流特性。 - 应力：加载在煤岩上的力，影响其结构和渗透率。 - 渗透率：衡量煤岩允许气体通过的能力，受多种因素影响。 - 含水率：煤岩中水分的含量，对渗透率有直接影响。 - 瓦斯渗流：瓦斯在煤岩中的流动现象，是煤矿安全的关键问题。 这项研究通过实验装置的开发和应用，深入探究了煤岩在多因素影响下的瓦斯渗流规律，为煤矿安全生产提供了理论支持和技术参考。