煤炭学报

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Darcy流, 三轴承压, 渗流特性, 瓦斯抽采,

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。

来源：2019年第1期

《煤炭学报》期刊编辑部

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