构造煤结构组成差异对气体渗透运移影响的试验研究

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煤体结构强烈破坏不仅影响地面煤层气开发,亦是井下防治煤与瓦斯突出的重点。因此,研究不同颗粒结构的构造煤体瓦斯运移及突出特征,对于地面煤层气开发及井下瓦斯治理有重要意义。本文以不同颗粒大小的煤颗粒为对象,制作了不同颗粒结构的煤体,利用实验室自制的瓦斯动力试验装置,对不同颗粒结构煤体的气体渗透运移及煤体突出特征进行了研究。本论文的主要内容及成果如下:1.从朱集东矿采集了煤样,按照论文的研究内容,对采集的煤样进行了筛分处理,制取了不同粒径大小的煤颗粒,并对各煤样的级配特征进行了分析。2.进行了不同颗粒结构煤体的气体运移特试验。对不同颗粒结构的煤体进行了注气—吸附—解吸—渗流试验,利用matlab函数拟合工具箱对流量计收集到的数据进行了处理,得出了不同颗粒结构煤体具有不同的气体渗流特征,主要有线性渗流和二项式渗流两种。3.进行了瞬间卸载颗粒结构煤体的气体运移特征试验。建立了颗粒结构煤体有效应力、孔渗性动态变化特征的数学模型,同时结合试验研究了瞬间卸载煤体有效应力及孔渗性的动态变化特征,在此基础上分析了瞬间卸载颗粒结构煤体的气体渗流特征。试验结果表明颗粒结构煤体在卸载时煤体颗粒间有效应力、煤体的渗透率、孔隙率均表现出符合指数变化数学模型的趋势,且在卸载过程中气体渗流具有从二项式流向线性流转换的潜势。4.进行了不同颗粒结构煤体在发生煤体的破坏瞬间的气体渗流特征试验。分析了不同颗粒结构煤体在发生煤体结构破坏前后瓦斯压力、瓦斯流动速度、煤体渗透率等的变化特征;拟合处理了突出瞬间气体流量数据,研究了不同颗粒结构煤体突出瞬间的气体渗流特征。
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