不同产状裂隙煤样三轴承压下非Darcy渗流特性

论文摘要

裂隙产状是影响瓦斯抽采钻孔孔周煤体渗流状态的重要因素之一。为探究裂隙的不同产状对煤体渗流特性的影响,分别制作了含有1,2,3条裂隙共5种产状的煤样;利用自主设计的三轴渗流试验系统,采用稳态渗透法对煤样进行渗流试验研究,得到了三轴应力下裂隙煤体的渗流雷诺数、渗透率和Forchheimer数变化趋势,并分析了裂隙煤体非Darcy渗流的演化规律。结果表明:（1）渗流试验过程中,42%的渗流雷诺数分布在10～100,且渗流趋势符合非线性渗流特点;说明随着裂隙面面积的增大,流动过程中黏滞阻力和惯性力对流速的影响越来越大,其发生非Darcy渗流的可能性就越高;（2）通过分析裂隙煤体受力状况,得到裂隙煤样渗透率k随着有效应力σ的增加呈下降趋势,且符合k=aσ-b关系;说明随着应力水平的增加,煤样内部部分裂隙发生闭合、渗流通道数目和宽度的减少,最终导致渗透率急剧降低;（3）通过计算各个阶段的Forchheimer数Fo,得到Fo与渗流速度v符合二次曲线规律增长,且随着Fo的增加非Darcy渗流效应也越来越显著,说明裂隙煤样渗透性的增强是导致发生高速非Darcy渗流的根本原因。结合以上结论,可在煤层瓦斯预抽工作中,依据钻孔孔周煤体瓦斯流动规律准确确定抽采钻孔影响范围,从而为钻孔布孔方式的设计提供重要的理论依据。

论文目录

• 1 试验方法
•   1.1 试验设备
•   1.2 试样准备
•   1.3 试验原理
•   1.4 试验步骤与过程
• 2 试验结果与分析
•   2.1 裂隙煤样三轴试验结果
•   2.2 不同粗糙面积下的渗流状态
•   2.3 有效应力对裂隙煤样渗透率的影响
•   2.4 裂隙煤体非Darcy渗流效应
• 3 结论

文章来源

类型: 期刊论文

作者: 张天军,庞明坤,彭文清,陈佳伟,潘红宇

关键词: 贯穿裂隙,产状,非流,三轴承压,渗流特性,瓦斯抽采

来源: 煤炭学报 2019年01期

年度: 2019

分类: 工程科技Ⅰ辑

专业: 矿业工程,安全科学与灾害防治

单位: 西安科技大学理学院,西安科技大学安全科学与工程学院

基金: 国家自然科学基金面上资助项目(51774234,51474172,51874234)

分类号: TD712

DOI: 10.13225/j.cnki.jccs.2018.1129

页码: 246-253

总页数: 8

文件大小: 435K

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