负压可控实验装置对瓦斯流动规律的研究与应用

"负压可控流固耦合三轴伺服实验装置的研发及应用" 本文主要介绍了一种用于研究瓦斯在煤体中流动规律的新型实验装置——负压可控的三轴伺服渗流实验装置。该装置是针对煤矿瓦斯抽采负压影响下的流固耦合现象而设计的，它能够模拟不同恒定温度、加载负压、地应力和瓦斯压力的复杂工况，对煤体瓦斯渗透性进行深入研究。 首先，该装置的核心在于其负压加载控制装置，它允许实验者精确控制实验环境中的负压条件。通过调整轴压、围压、进口瓦斯压力和出口负压，可以模拟不同的矿井实际工况，以便更准确地研究煤体对瓦斯的吸附与释放行为。 实验结果显示，轴向压力的增加会导致煤体在轴向上受到压缩，径向则会膨胀，总体积减小，这一过程体现了煤体在压力作用下的变形特性。同时，围压的增大能提高煤体的强度，这与煤体的力学性质紧密相关。在围压和轴压保持恒定时，如果进口瓦斯气压不变，增加负压会促使构造煤煤样的瓦斯渗流速度增加。这意味着负压对瓦斯流动具有显著影响。 进一步分析发现，当负压较低（小于15kPa）时，瓦斯渗流速度随负压的增大而快速增加。这表明在较低负压环境下，煤体对瓦斯的释放能力较强。然而，当负压超过一定程度（大于15kPa）后，尽管继续增大负压，瓦斯渗流速度的增加趋势逐渐放缓，直至趋于一个稳定值。这可能是因为随着负压的持续增加，煤体内部的瓦斯已经被有效驱出，导致渗流速度的提升变得有限。 这些实验数据和观察为理解瓦斯在负压条件下的流动规律提供了实验证据，对于优化煤矿瓦斯抽采策略、提高瓦斯治理效率以及保障矿井安全具有重要意义。该实验装置的创新性和实用性使得科研人员能够更深入地探究流固耦合现象在含瓦斯煤体中的作用机制，为进一步的理论研究和工程实践提供了强大的工具。 关键词：三轴应力；流固耦合；渗流实验；含瓦斯煤；负压；装置研发 中图分类号：TD712 文献标志码：A 文章编号：1003－496X(2016)06－0009－04 DOI:10．13347/j．cnki．mkaq．2016．06．003