考慮吸附解吸的受載含瓦斯煤滲流規(guī)律與氣固動態(tài)耦合模型研究.pdf

1、煤層瓦斯是威脅礦井安全生產(chǎn)的主要危險源之一，同時作為一種清潔、高效的能源又具有很高的抽采利用價值。本文基于煤體孔隙-裂隙雙重介質(zhì)的結(jié)構(gòu)模型，分析研究了瓦斯在煤體內(nèi)部的儲集方式、運移規(guī)律及產(chǎn)出理論，為受載煤體瓦斯流動數(shù)學(xué)模型的建立提供了理論基礎(chǔ)。
　　本文假設(shè)處于吸附狀態(tài)的瓦斯在煤體基質(zhì)中的擴(kuò)散和處于游離狀態(tài)的瓦斯在煤體裂隙中的滲流共同組成了煤體瓦斯的流動場。裂隙及大孔隙中游離瓦斯在煤層中的運移規(guī)律遵從達(dá)西定律，小孔隙中吸附態(tài)的瓦斯

2、在煤體中運移規(guī)律遵從菲克擴(kuò)散定律。流動的發(fā)生導(dǎo)致原本的吸附解吸動態(tài)平衡被打破，孔隙系統(tǒng)與裂隙系統(tǒng)中的煤體瓦斯要發(fā)生質(zhì)量交換?；谝陨匣驹恚诤侠砑僭O(shè)的基礎(chǔ)上建立了受載含瓦斯煤體瓦斯流動數(shù)學(xué)模型。并考慮瓦斯流動過程中煤體有效應(yīng)力變化及吸附膨脹效應(yīng)等綜合因素影響，建立了煤體孔隙度及滲透率的動態(tài)演化模型。
　　本文以含瓦斯原煤實驗煤樣為研究對象，利用自行研發(fā)的含瓦斯煤熱-流-固-力耦合吸附-解吸-滲流實驗系統(tǒng)，進(jìn)行了受載含瓦斯煤體滲

3、流解吸實驗，并采用非吸附性氣體氦氣（He）標(biāo)定的方法進(jìn)行了受載煤體孔隙度測定實驗。通過上述實驗測取了受載煤體在不同吸附平衡壓力下的煤樣初始滲透率及初始孔隙度，為受載煤體瓦斯流動模型的數(shù)值計算提供必要參數(shù)數(shù)據(jù)。
　　通過對受載煤體瓦斯流動模型的數(shù)值計算及實驗結(jié)果分析對比，模擬計算結(jié)果與實驗室實驗結(jié)果在煤樣初始孔隙度、初始滲透率及實驗煤樣出口流量等數(shù)據(jù)上具有較好的一致性。數(shù)值模擬及實驗結(jié)果表明：隨著瓦斯在煤體中的流動，煤體內(nèi)的孔隙壓力