含水率对含瓦斯煤渗流特性的影响实验研究：新发现与关系解析

该研究论文主要探讨了含水率对含瓦斯煤（coal containing gas）渗流特性的影响，通过使用自主研发的三轴煤岩瓦斯渗流试验系统，研究人员魏建平、位乐和王登科对煤样在不同含水率、围压和瓦斯压力组合下的渗流量进行了精确测量。他们的实验结果显示： 1. 在固定瓦斯压力的情况下，随着围压的增加，含瓦斯煤的渗透率呈现出显著的减小趋势，而且这种关系可以用指数函数来描述。这意味着当煤体内部的压力增大时，水分的存在会使得渗透性降低。 2. 在不同的含水率条件下，随着瓦斯压力的上升，含瓦斯煤的渗透率经历了一个先减小后增大的“V”字型变化过程，表现出明显的Klinkenberg效应。Klinkenberg效应是描述流体在毛细管中流动时，由于气体的存在，渗透率随压力的增加先减小而后增大的现象。 3. 瓦斯压力对含瓦斯煤的渗透性影响明显大于围压的影响，这意味着在同等条件下，煤体内的瓦斯压力变化对渗透性的改变起主导作用。 4. 在恒定温度的环境下，含水率对含瓦斯煤的渗透性影响显著，随着煤样中水分含量的增加，渗透率呈现负指数下降的趋势。这表明水分含量的增加会降低煤体的渗透性。 这项研究深化了我们对含水率如何影响含瓦斯煤渗流特性的理解，对于煤炭开采和瓦斯控制等实际应用具有重要的理论指导价值。通过实验数据和定量分析，研究人员提供了可操作的参数关系，有助于优化煤矿开采过程中的瓦斯管理和防灾措施。同时，这也为煤炭地质学家和工程师们提供了关于如何考虑水分因素以改善地下煤层的稳定性以及防止瓦斯灾害的重要参考。