半承压煤层瓦斯流动的数学模型

煤层作为富含孔隙和裂隙的多孔介质,其中赋存的瓦斯流动符合多孔介质中的流体渗流规律,即达西定律。当煤层上覆岩层和底部岩层为致密岩层、透气性极小时,可以认为完全不透气,则含瓦斯煤层为承压煤层;当煤层上覆岩层和底部含有一定的裂隙,其渗透系数与含瓦斯煤层相比虽然很小,但仍然有少量瓦斯通过透气性较低的上下岩层流入或流出含瓦斯煤层,此时含瓦斯煤层为半承压煤层。在承压煤层瓦斯流动的基础上,考虑半承压煤层瓦斯流动的特性,分别推导了渗透率各向同性和各向异性条件下半承压煤层瓦斯流动的微分方程,从而建立了半承压煤层瓦斯流动的数学模型。     

关于煤层瓦斯的涌出机理——包括对煤层的裂隙和吸附瓦斯所进行的考察

<正> 一、绪 言 煤层内的瓦斯流动,一般认为有如下两个过程。即构成煤层的块煤中的吸附瓦斯解吸到煤层裂隙中去为第一过程;该煤层裂隙内的游离瓦斯在流向工作面或者钻孔时为第二过程。 第一过程据山崎·Bielicki等认为,可以将其看作是遵循菲克(Fick)定律的扩散现象;而Airy也在对此进行考察,其认为即是微小块煤中,达西(Darcy)定律也是成立的。至于第二过程,一般都是用达西定律来加以处理的。     

煤层瓦斯流动理论及其应用

煤层瓦斯(沼气)的流动基本上符合达西渗滤定律.影响瓦斯流动的基本参数是瓦斯压力P、透气系数λ和含量系数α.作者根据气体在多孔介质中渗滤的理论将煤层瓦斯流动划分为单向、径向和球向三种类型.用数字方法和模拟方法解算了均质和非均质煤层中瓦斯流动的微分方程式,并从实践中初步证明解算结果与实际瓦斯涌出现象基本相符.导出的煤层瓦斯流动理论有助于阐明煤层瓦斯流动的本质,研究瓦斯抽放、瓦斯预测和计算各生产地点瓦斯涌出量等矿井瓦斯问题.     

阳泉低透性煤层瓦斯抽放参数计算

<正> 根据阳泉煤层瓦斯流动符合达西定律的特点,建立了瓦斯流动方程。探讨了低透性煤层瓦斯抽放参数和抽放率的计算问题。煤层瓦斯含量由游离瓦斯量Γ_1,和吸附瓦斯量Γ_2两部分组成:(?)     

抽放钻孔瓦斯流动模型及解算软件设计

抽放钻孔周围的煤层瓦斯流动可近似视为一维径向流动,其运动规律符合达西定律。根据煤体原始瓦斯压力、吸附常数、透气性系数等参数可对抽放钻孔周围瓦斯流动进行解算。本文建立了一维径向瓦斯流动数学模型,并编制了相应软件对该模型进行计算     

煤与瓦斯突出流体动力学机理研究

煤与瓦斯突出是威胁煤矿安全生产的重大灾害,近年来随着对深部煤炭资源需求增加,煤和瓦斯突出次数和强度也日趋严重。运用流体动力学基本原理探讨突出过程中瓦斯气体压强和流速变化,研究表明游离态瓦斯气体在煤岩体内高速流动时产生的压强波可在煤层裂隙网中不断积累传播。而煤层中压强波的出现不仅能够改变裂隙中瓦斯气体流速和压力并扩展煤层裂隙,使含瓦斯煤岩体孔隙结构破坏,最终导致煤与瓦斯突出灾害发生。     

抽放钻孔瓦斯流动解算及其软件设计

抽放钻孔周围的煤层瓦斯流动可近似视为一维径向流动,其运动规律符合达西定律。根据煤体原始瓦斯压力、吸附常数、透气性系数等参数可对抽放钻孔瓦斯流动进行解算。建立了一维径向流动数学模型,并利用ＭＳＦＯＲＴＲＡＮ５０编制了相应软件对该模型进行计算     

有钻孔煤层瓦斯流动方程及其应用

本文研究了有钻孔煤层瓦斯流动方程、数值解的近似表示,并用一维瓦斯流动实验和三个煤矿的大量考察验证了它的解,结论如下: 1.煤层中的瓦斯流动可以用建立在达西渗透定律基础上的瓦斯流动方程来描述。 2.平均隐式差分预估-校正法是解瓦斯流动方程的有效方法。 3.均质煤体的瓦斯压力、瓦斯流量规律近似符合实际煤层情况。 4.瓦斯压力分布、钻孔瓦斯比流量和总流量的近似式可以应用在以下情况: ①用无限流场单一钻孔总流量计算煤层平均透气性; ②用钻孔瓦斯比流量按曲线拟合随机尝试法计算煤层原始瓦斯压力; ③计算单一钻孔的无限流场和多钻孔的有限流场的瓦斯抽排放效果(瓦斯压力分布、钻孔瓦斯比流量和总流量); ④用流场某点所测的瓦斯压力计算等效透气性; ⑤计算抽排放钻孔间距和抽排放时间。     

煤层瓦斯流动理论研究

对煤层瓦斯流动的规律进行了研究,论述了几种流动规律及其应用范围:线性渗透理论适用于低雷诺数区、线性层流区域;线性扩散理论适用于煤的微孔隙和煤体表面;渗透—扩散理论适用于含有裂隙和微孔隙的煤体;非线性渗透理论适用于中雷诺数区,非线性层流区域;考虑地应力场、地温场,及地电场等地物场和应力史对煤层瓦斯流动场具有显著的作用和影响条件下的渗流理论,这种理论是综合考虑多种因素对瓦斯流动影响得出的,多煤层系统瓦斯越流理论适用于瓦斯和煤体的耦合。     

煤层瓦斯抽采钻孔失稳的延迟效应分析

针对富含节理裂隙的煤层瓦斯抽采钻孔结构失稳的延迟现象,分析了瓦斯抽采钻孔周边的瓦斯流场和节理裂隙场。研究表明钻孔结构失稳是由瓦斯孔隙压力和节理裂隙共同影响的;瓦斯孔隙压力的变化会影响节理裂隙表面的正应力,增加节理裂隙发育、扩展、破坏的可能性,宏观表现为钻孔结构的失稳;瓦斯抽采钻孔结构失稳时间上的延迟效应内因是由于煤层节理裂隙的存在,外因则是煤层节理裂隙中瓦斯孔隙压力的变化。最后结合实例说明瓦斯抽采钻孔结构延迟失稳能造成瓦斯抽采浓度、抽采流量的大幅度下降等问题。