本文關(guān)鍵詞：采動(dòng)應(yīng)力擾動(dòng)下滲透性分區(qū)特征及對(duì)瓦斯流動(dòng)的影響　出處：《中國(guó)礦業(yè)大學(xué)》2016年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

  更多相關(guān)文章： 滲透性分區(qū) 煤與瓦斯突出 啟動(dòng)壓力梯度 低滲帶

【摘要】：本文通過(guò)實(shí)驗(yàn)室含瓦斯煤的加卸載滲透性實(shí)驗(yàn),結(jié)合滲透性隨軟化模量演化方程和基于PM模型的雙重孔隙介質(zhì)滲透性演化方程建立采動(dòng)應(yīng)力擾動(dòng)下的滲透性演化方程,同時(shí)建立了采動(dòng)應(yīng)力擾動(dòng)下含瓦斯煤的氣固耦合模型。利用COMSOL Multiphysics軟件模擬了采掘面前方煤體的滲透性和瓦斯壓力分布規(guī)律及煤層低滲帶瓦斯富集作用。分析煤樣加、卸載實(shí)驗(yàn)可知:加載初期煤樣滲透率急劇減小,隨后趨于恒定;卸載初期煤樣滲透率緩慢增加,隨后迅速增大,卸載使煤樣產(chǎn)生了新的裂隙;隨著圍壓卸荷量的增大,滲透率變化經(jīng)歷了緩慢增加、較快增加和迅速增加三個(gè)階段;卸載過(guò)程的滲透率變化不是加載的逆過(guò)程,卸載初期滲透率低于加載,隨后迅速增大并超過(guò)加載過(guò)程的滲透率。采掘擾動(dòng)后煤體滲透性大小相對(duì)于原始煤層滲透性具有顯著的分區(qū)特性。在距離煤壁1.5m范圍內(nèi)煤層受擾動(dòng)應(yīng)力影響煤體屈服破壞,煤體內(nèi)部裂隙充分連通和擴(kuò)展,為高滲透性區(qū)域,其具有的高滲透性降低了瓦斯壓力和瓦斯壓力梯度構(gòu)成了防止煤體瓦斯突出的安全帶;在距離煤壁1.5m到2.75m范圍煤體處于應(yīng)力集中峰值點(diǎn)前方而且煤體發(fā)生塑性屈服,為滲透性增加區(qū);在距2.75m到20m范圍內(nèi)煤體為彈性煤體,為滲透性減小區(qū),其具有的低滲透率增加了前方煤體瓦斯壓力和瓦斯壓力梯度,為誘發(fā)突出積攢了能量。根據(jù)基于啟動(dòng)壓力梯度的煤層瓦斯一維流動(dòng)模型數(shù)值模擬結(jié)果,低滲帶滲透性大小及區(qū)域大小是影響瓦斯異常富集的重要因素。在低滲帶滲透性為正常煤層的0.1、0.01倍時(shí),在順煤層瓦斯自然流出后低滲帶內(nèi)外瓦斯壓力會(huì)有極其顯著差別。低滲帶的存在阻礙了低滲帶包圍煤層中瓦斯的流出,初期無(wú)低滲帶和低滲條件煤層瓦斯含量隨時(shí)間的變化曲線是一致的,而隨著時(shí)間的變化,低滲帶外部煤層瓦斯流出后,低滲帶煤層和低滲帶包圍煤層的瓦斯進(jìn)一步向外部補(bǔ)充,但是低滲條件和啟動(dòng)壓力梯度阻礙了這種補(bǔ)充,使整個(gè)煤層的瓦斯含量高于無(wú)低滲條件的瓦斯含量。低滲帶降低了突出發(fā)動(dòng)耗能和增加了突出潛能,從而增加煤與瓦斯突出的危險(xiǎn)。
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TD712

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