煤炭学报

作者：李波波, 李建华, 杨康, 任崇鸿, 许江, 张敏,

关键词：煤岩, 孔隙压力, 含水率, 渗透率, 变形,

煤矿开采深度不断增加，煤层瓦斯含量升高导致动力灾害逐渐增多，给煤矿安全开采带来严峻考验。对于瓦斯在煤层中流动的研究一直以来都备受关注，其中渗透率正是影响煤层中瓦斯流动的关键参数之一。因此，为准确模拟开采环境变化导致的煤岩变形及渗透特性变化，利用含瓦斯煤热-流-固耦合三轴伺服渗流装置，开展不同含水条件下孔隙压力升高过程中煤岩渗透特性的试验研究，建立考虑含水率的吸附方程和吸附-渗透率模型，探讨含水率和孔隙压力共同作用对煤岩变形及渗透特性的影响。研究结果表明:① 孔隙压力升高过程中，径向应变及轴向应变随孔隙压力的升高均呈降低趋势，瓦斯流量的变化呈上升趋势，煤基质由于吸附瓦斯产生膨胀变形，体积应变逐渐减小。② 当含水率恒定时，随着孔隙压力的升高，瓦斯吸附量随孔隙压力增大先增大而后趋于平缓，产生的吸附变形的变化趋势与其相同;当孔隙压力恒定时，煤岩的吸附量和吸附变形均随着含水率的增大而减小。③ 在恒定含水率条件下，煤岩渗透率曲线随孔隙压力的升高先减小后趋于平缓;而在相同的孔隙压力条件下，随含水率的增加，煤岩渗透率整体逐渐减小，而且含水率越大孔隙压力对渗透率的影响越弱，水分子对渗透率的影响越强。④ 构建了考虑含水率的吸附量计算方程，并在此基础上进一步构建考虑含水率煤岩吸附-渗透率模型，其中所计算的渗透率值与试验所测结果基本一致，反映了煤岩渗透率变化规律。

来源：2019年第4期

《煤炭学报》期刊编辑部

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