考虑时效影响的深部煤层瓦斯运移特性

TD712.6; 为了考虑长期抽采过程中时间效应对煤体渗透率的影响,结合平均有效应力建立了时间效应和气体解吸效应耦合作用下的深部煤体孔隙率及渗透率演化模型.运用COMSOL Multiphysics对钻孔周围瓦斯运移过程进行了定量计算,结合现场数据对是否考虑时间效应的瓦斯渗流场变化规律进行了对比分析,并对长期抽采过程中深部煤层瓦斯运移规律进行了模拟分析.结果 表明:煤层渗透率随瓦斯压力的下降呈指数型上升趋势;考虑时间效应的孔隙率、渗透率模拟结果明显小于未考虑时间效应模型的结果,且随着抽采时间的增长,蠕变本构中的黏弹性元件使得煤体更为致密,深部煤层的时间效应越发明显,考虑时间效应的孔隙率、渗透率...

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Published in煤炭学报 Vol. 44; no. 6; pp. 1771 - 1779
Main Authors 张雷, 周宏伟, 王向宇, 荣腾龙, 陈超凡
Format Journal Article
LanguageChinese
Published 中国矿业大学(北京)力学与建筑工程学院,北京,100083%中国矿业大学(北京)能源与矿业学院,北京100083 01.06.2019
中国矿业大学(北京)煤炭资源与安全开采国家重点实验室,北京100083%德国亥姆霍兹环境研究中心(UFZ),德国莱比锡04318
Subjects
渗透率模型
时间效应
深部煤体
瓦斯运移
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ISSN0253-9993
DOI10.13225/j.cnki.jccs.2018.0820

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Summary:TD712.6; 为了考虑长期抽采过程中时间效应对煤体渗透率的影响,结合平均有效应力建立了时间效应和气体解吸效应耦合作用下的深部煤体孔隙率及渗透率演化模型.运用COMSOL Multiphysics对钻孔周围瓦斯运移过程进行了定量计算,结合现场数据对是否考虑时间效应的瓦斯渗流场变化规律进行了对比分析,并对长期抽采过程中深部煤层瓦斯运移规律进行了模拟分析.结果 表明:煤层渗透率随瓦斯压力的下降呈指数型上升趋势;考虑时间效应的孔隙率、渗透率模拟结果明显小于未考虑时间效应模型的结果,且随着抽采时间的增长,蠕变本构中的黏弹性元件使得煤体更为致密,深部煤层的时间效应越发明显,考虑时间效应的孔隙率、渗透率模拟结果与未考虑时间效应的结果差值逐渐增大;考虑时间效应的模拟结果与现场数据匹配度较高,更符合深部煤层孔隙率和渗透率的实际演化特征.在同一抽采时刻,随着距钻孔中心距离的减小,渗透率呈现升高的趋势,压力呈现降低的趋势,当模拟抽采时间为1d时,临近钻孔中心处渗透率较大、瓦斯压力较小;在不同抽采时刻,当抽采时间逐渐增长时,相同位置处的渗透率逐渐增大,瓦斯压力逐渐减小,当抽采时间由1d增至30 d时,临近钻孔中心处的渗透率增长近1.4倍,瓦斯压力降低近3.8倍,且模型内渗透率与瓦斯压力的演化趋于平衡状态.
ISSN:0253-9993
DOI:10.13225/j.cnki.jccs.2018.0820