孔隙压力与温度对含瓦斯原煤渗透率的指数与乘幂关系探索

本研究论文深入探讨了孔隙压力及温度对含瓦斯原煤渗透率的影响，以贵州林华煤矿9号煤层的原煤作为实验对象。作者利用一款自主研发的出口压力可调的三轴渗流装置，进行了一系列细致的试验，旨在揭示这两个关键因素如何影响煤层的瓦斯流动特性。 首先，研究发现当煤层的进口瓦斯压力保持恒定，而孔隙压力在1.8~2.4 MPa范围内变化时，含瓦斯原煤的渗透率呈现出明显的指数函数关系，即随着孔隙压力的增加，渗透率也随之增加。这表明孔隙压力对煤层的瓦斯流动具有显著的控制作用，压力的上升可能导致气体更容易通过煤层。 其次，当孔隙压力固定时，实验结果显示含瓦斯原煤的渗透率随温度的升高而降低。然而，这种下降并非均匀，而是遵循了一个乘幂函数的规律，即温度对渗透率的影响并非线性的，而是呈现出特定的温度依赖性。这说明温度对煤层瓦斯流动的影响是复杂的，不同的温度条件下，其影响强度可能会有所不同。 进一步的实验还发现，如果保持压差不变，含瓦斯原煤的渗透率同样会随着温度的上升而下降。而在温度恒定的情况下，渗透率则会随压差的增大而减小，这反映了压力梯度和温度对于瓦斯在煤层中的流动路径和速度有着显著的影响。 通过这些试验数据，作者成功地推导出了含瓦斯原煤渗透率受孔隙压力和温度耦合作用的函数关系式。这一研究成果对于理解和预测煤层瓦斯的流动行为，优化采煤过程中的通风策略，以及设计有效的瓦斯防治措施具有重要的实际意义。它也为煤炭行业的安全开采提供了科学依据，强调了在煤矿开采过程中控制孔隙压力和温度管理瓦斯的重要性。 该研究不仅深化了我们对含瓦斯原煤渗透性质的理解，而且对提高煤矿作业的安全性和能源利用效率具有显著的指导价值。未来的研究可以在此基础上进一步探索其他可能影响煤层瓦斯流动的因素，如煤的矿物组成和结构等因素，以实现更精确的预测和控制。