煤岩卸压下的瓦斯渗流实验研究与渗透特性

"卸围压作用下煤岩破断及渗透特性" 本文主要研究了在卸围压作用下，煤岩的破断特性和瓦斯的渗透特性，这在煤炭开采和安全工程中具有重要意义。实验使用了含瓦斯煤热流固耦合三轴伺服渗流装置，对不同气体压力条件下的煤岩进行测试。实验结果显示，煤岩的渗透率变化经历了三个明显的阶段：第一阶段，渗流减小阶段，渗透率随着卸围压的增加而下降；第二阶段，稳定渗流阶段，渗透率趋于稳定；第三阶段，加速渗流阶段，渗透率快速增加。 在探讨煤岩的渗透性与孔隙度关系时，研究人员采用了Kozeny-Carman方程，该方程是描述多孔介质渗透性的经典模型。通过这一方程，他们分析了煤岩变形与瓦斯渗流之间的关联，并构建了一个模型来描述卸围压过程中煤岩变形与渗透率的相关性。理论分析表明，在第一阶段，外部压力和孔隙压力的变化是影响渗透率的主要因素，而在第二和第三阶段，外部压力起主导作用。在煤岩破坏后的阶段，渗透率显著增加一个数量级，这是非常值得注意的现象。 实验数据与理论计算结果吻合较好，表明该模型能够有效反映不同瓦斯压力下煤岩变形对渗透率变化的基本特征。这些发现对于理解煤岩在开采过程中的瓦斯排放行为、预测煤层气动态分布以及制定有效的瓦斯防治策略具有实际应用价值。同时，这项研究也为未来进一步研究煤岩力学性质、渗透性与地质环境条件之间的复杂相互作用提供了理论基础。 关键词: 瓦斯；煤岩；变形；渗透率；Kozeny-Carman方程 中图分类号: TD712 文献标志码:A 文章编号:0253－9993(2015)S1－0113－06 收稿日期:2014－07－08 责任编辑:毕永华 基金项目: 国家重点基础研究发展计划(973)资助项目(2011CB201203)；国家其他相关科研项目 这项研究是行业研究的一部分，它揭示了煤岩在不同压力条件下如何响应并释放瓦斯，对于提高煤矿安全、减少瓦斯事故具有深远的科学和实践意义。