【摘要】：在深部煤層瓦斯抽采過程中,地溫較高且孔隙壓力逐漸降低,而目前綜合考慮溫度和孔隙壓力對煤巖滲透特性耦合作用的研究較少.利用自主研發(fā)的出口端壓力可調(diào)的三軸滲流裝置,以貴州礦區(qū)原煤試件為研究對象,進行不同溫度下改變孔隙壓力的滲流試驗,并建立了考慮溫度的滲透率匹配模型.研究表明,煤巖滲透率隨孔隙壓力增大按指數(shù)函數(shù)減小;煤巖滲透率隨壓差的增大而減小,隨溫度的升高而降低,在不同的溫度狀態(tài)下,滲透率的下降速率和變化幅度有所不同.在模擬瓦斯開發(fā)的物理試驗中,壓差應(yīng)盡量小,減少其誤差,為建立不同邊界條件的滲透率模型提供幫助;隨溫度的升高,溫度突變系數(shù)呈增大的趨勢;隨孔隙壓力的增大,溫度突變系數(shù)呈減小的趨勢.溫度突變系數(shù)在整個階段不為常數(shù),且割理壓縮系數(shù)可變,這兩個特征更能真實地匹配模型,反映瓦斯的開發(fā)過程.
【圖文】：

第８期李波波等：不同溫度下孔隙壓力對煤巖滲流特性的影響機制的三軸滲流裝置，采用調(diào)節(jié)進出口壓力來改變孔隙壓力，建立孔隙壓力作用下考慮溫度的滲透率匹配模型，進行孔隙壓力在不同邊界條件下的模型匹配分析，探究不同溫度與孔隙壓力對煤巖滲透特性的影響，為排采后期瓦斯抽采利用和ＣＯ２封存提供理論基礎(chǔ)．圖１原煤試件Ｆｉｇ．１Ｒａｗｃｏａｌｓａｍｐｌｅｓ１試驗方法１．１試樣的采集與制備試驗煤樣取自貴州林華礦業(yè)有限公司有突出危險的９號煤層，以原煤試件為研究對象．經(jīng)地質(zhì)構(gòu)造切割的原始煤層比較容易破碎，增加了原煤試件的制作難度，經(jīng)專用的巖石取心裝置取出后，需用磨床將其打磨成Ф５０ｍｍ×１００ｍｍ的圓柱型煤試件．制作好的煤樣置于８０℃烘箱干燥２４ｈ后置于干燥皿內(nèi)備用．試驗所用的原煤試件見圖１．采用５Ｅ－ＭＡ－ＣＩＩＩ紅外快速煤質(zhì)分析儀對煤樣收到基進行工業(yè)分析測定，結(jié)果顯示水分為１．７５％，灰分為２２．８９％，揮發(fā)分為７．４８％，硫分為１．９４％．煤層在圍壓為３．０ＭＰａ下的三軸抗壓強度、彈性模量和泊松比等力學參數(shù)見表１．表１林華９號煤層原煤基本力學參數(shù)Ｔａｂｌｅ１ＢａｓｉｃｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆｒａｗｃｏａｌｉｎＮｏ．９ｃｏａｌｓｅａｍｏｆＬｉｎＨｕａ圍壓（ＭＰａ）３．０與層理面關(guān)系σｃ（ＭＰａ）Ｅ（ＭＰａ）ν⊥３８．２８１９０５．０４０．１２５９∥３９．５５２１１４．４５０．１１４５圖２出口端正壓的三軸滲流裝置原理Ｆｉｇ．２Ｔｈｅｓｋｅｔｃｈｏｆｔｒａｉｘｉａｌｓｅｅｐａｇｅｄｅｖｉｃｅ

７５％，灰分為２２．８９％，，揮發(fā)分為７．４８％，硫分為１．９４％．煤層在圍壓為３．０ＭＰａ下的三軸抗壓強度、彈性模量和泊松比等力學參數(shù)見表１．表１林華９號煤層原煤基本力學參數(shù)Ｔａｂｌｅ１ＢａｓｉｃｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆｒａｗｃｏａｌｉｎＮｏ．９ｃｏａｌｓｅａｍｏｆＬｉｎＨｕａ圍壓（ＭＰａ）３．０與層理面關(guān)系σｃ（ＭＰａ）Ｅ（ＭＰａ）ν⊥３８．２８１９０５．０４０．１２５９∥３９．５５２１１４．４５０．１１４５圖２出口端正壓的三軸滲流裝置原理Ｆｉｇ．２Ｔｈｅｓｋｅｔｃｈｏｆｔｒａｉｘｉａｌｓｅｅｐａｇｅｄｅｖｉｃｅｗｉｔｈｐｏｓｉｔｉｖｅｐｒｅｓｓｕｒｅａｔｏｕｔｌｅｔ１．２試驗裝置試驗裝置采用自主研發(fā)的、出口端正壓的三軸滲流裝置（許江等，２０１２）．該裝置主要由試件夾具、高壓油泵、壓力表、流量計、恒溫水寓出口壓力調(diào)節(jié)器等部分組成．試件置于主體腔內(nèi)，通過高壓油泵進油施加軸向應(yīng)力及圍壓，使試驗煤樣處于三軸應(yīng)力狀態(tài)，瓦斯氣體由高壓氣瓶、經(jīng)減壓閥后口進入試件煤樣，從煤體通過的瓦斯氣體可利用流量計測定，三軸滲流裝置原理見圖２．三軸滲流裝置可進行出口壓力的調(diào)節(jié)，其數(shù)值高于大氣壓，調(diào)節(jié)進出口壓力差，模擬不同孔隙壓力下的相關(guān)試驗．１．３試驗方案為揭示不同溫度條件下煤巖中瓦斯的運移規(guī)律，采用ＣＨ４作為試驗氣體，恒定軸壓為３．９５ＭＰａ，圍壓為３．２０ＭＰａ，在３０、５０、７０℃三種溫度下分別進行改變孔隙壓力的滲流試驗．具體試驗步驟為：（１）試件安裝．將烘干冷卻后的原煤試件側(cè)表面均勻的涂抹上７

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本文編號：2581907