煤孔隙率测定方法研究进展

煤的孔隙率是表征储层瓦斯富集程度的重要指标,对于评价矿区煤层气资源至关重要。通过研究煤孔隙率测定方法,分析了煤的结构对孔隙率测定结果的影响,提出了当前研究中存在的主要问题及在孔隙率测定方面值得深入研究的方向。     

含瓦斯煤渗透特性参数—孔隙率同步测试方法的研究进展

为有效解决煤层气开发过程中产能精准预测的技术问题,提高气藏资源评价结果的可靠性,对含瓦斯煤渗透特性参数—孔隙率测试方法的研究背景及研究价值进行了介绍。阐述了不同应力环境、不同气体压力等条件下的含瓦斯煤渗透特性参数—孔隙率的测试方法,分析了不同研究方法的特点、适用范围及其最新进展,并对煤体孔隙结构演化与瓦斯流动的映射规律研究成果进行总结。分析认为:含瓦斯煤渗透特性参数—孔隙率同步测试方法的研究涉及多学科交叉,需加强多物理场耦合作用影响下含瓦斯煤渗透特性参数—孔隙结构演化的表征方式、与当前常规煤层增透工艺相匹配的测试方法及测试精度提升等方面的研究。     

低频机械振动含瓦斯煤孔隙率方程及其试验

为研究低频机械振动作用对含瓦斯煤孔隙率的影响,建立煤体孔隙瓦斯压力、吸附膨胀力、振动衰减挤压应力作用下振动动态孔隙率方程。采用前人得出的煤体孔隙率与单轴抗压强度变化规律,以及不同频率、不同时间振动型煤试件后的煤体单轴抗压强度变化试验对方程进行检验,结果显示:低频振动作用下,振动频率相同,振动时间越长,煤体单轴抗压强度越小,孔隙率越大;振动时间相同,振动频率越小,煤体单轴抗压强度越大,孔隙率越小,且30 Hz与20 Hz单轴抗压强度、孔隙率差值要小于20 Hz与10 Hz之差。表明振动使煤体孔隙率增大,从而减小了煤体单轴抗压强度,且振动频率从10,20,30 Hz逐渐增加,孔隙率逐渐变大,单轴抗压强度相应变小,计算孔隙率能正确反映振动后煤体单轴抗压强度变化规律。对比计算孔隙率和试验单轴抗压强度关系进一步得到前人得出的单轴抗压强度随孔隙率变化曲线呈现类指数变化规律,因此方程计算值能正确反映低频机械振动作用下不同振动频率、振动时间影响煤体孔隙率变化规律。     

含瓦斯煤渗透特性的研究进展

大力推进煤层气开发与抽采瓦斯利用,对保障煤矿安全生产、增加清洁能源供应、提高能源利用效率、减少温室气体排放具有重要意义。对含瓦斯煤岩材料渗透特性的深入研究,对于推动我国煤矿区煤层气开发产业的健康、快速发展至关重要。结合近年来国内外在含瓦斯煤岩材料渗透特性方面开展的研究,重点评述了非线性渗流理论、扩散理论、渗流-扩散与多物理场耦合作用理论研究方面取得的成果,并提出了当前研究中存在的主要问题及其在含瓦斯煤岩材料渗透特性方面值得深入的研究方向。     

含瓦斯煤的吸附量与孔隙率及变形的映射规律研究

为厘清含瓦斯煤的吸附量与孔隙率及变形的映射规律,以高压容量法测试煤吸附瓦斯等温曲线的过程为条件,针对煤样在不同瓦斯压力的作用下,吸附量对煤孔隙率、变形的影响进行了理论分析;利用工业CT技术与高压容量法相结合的方法,研究含瓦斯煤的吸附量与孔隙率、变形的映射规律。结果表明:随着吸附瓦斯量的增加,煤的孔隙率逐渐降低,并趋于稳定值;煤的变质程度越高,其孔隙率演化的趋势越缓;煤的体积应变呈现近似于线性增长的特征。     

煤的残存瓦斯含量测定方法

本文从影响煤的残存瓦斯含量的因素入手,确定了残存瓦斯含量的测定方法。经大量煤样的测定分析,得出了残存瓦斯含量与煤种、煤粒度的关系,并从其规律中得出了煤的残存瓦斯含量的取值范围。为矿井瓦斯涌出量预测提供了较准确的参数。     

含瓦斯煤渗透特性的实验测试方法研究进展

含瓦斯煤的渗透特性是科学制定煤矿区煤层气开发部署方案与矿井瓦斯灾害治理的重要基础参数。在实施矿井瓦斯抽采(或煤矿区煤层气开发)的过程中,煤层瓦斯含量逐渐降低,从而使得煤体的渗透特性发生变化。实际上,处于地层条件下的含瓦斯煤体渗透特性还将受到地应力、温度等因素的影响。长期以来,在煤矿井下对煤层取样,进行实验室测定是国内外学者研究含瓦斯煤渗透特性演化特性的主要技术手段。首先分析了各主要因素对含瓦斯煤渗透特性影响的作用机制,重点介绍了含瓦斯煤渗透特性的实验测试方法,并着重分析当前研究中存在的问题,并对未来的发展方向与有待于进一步研究的问题进行了总结。     

含瓦斯煤渗透性影响分析

以屯兰矿8#煤层低渗透含瓦斯煤为研究对象,采用电液伺服渗流装置进行了轴压、围压与瓦斯压力的交叉试验,以分析含瓦斯煤渗透性影响因素及其重要程度.结果表明,在恒定的应力场中,含水率的变化对于煤体渗流特性影响很大,渗透率的变化与含水率呈现负指数函数形式,与轴压、围压也呈现负指数函数变化;通过比较拟合函数中的拟合系数a发现在含...     

含瓦斯煤渗透率各向异性研究

为研究含瓦斯煤各向异性渗流特征,以原煤煤样为研究对象,以含瓦斯煤三轴渗流实验系统为实验平台,开展了含瓦斯煤的各向异性渗流规律的研究,确定了含瓦斯煤各向异性渗透率主值及其方位的计算方法,定义了含瓦斯煤渗透率各向异性率,重点分析了含瓦斯煤渗透率各向异性动态变化规律和瓦斯优势流动方向的转变现象。研究结果表明:煤体瓦斯流动具有非常明显的各向异性特征,本文所提出的含瓦斯煤各向异性渗透率计算方法简单有效;含瓦斯煤具有较强的应力敏感性,其渗透率与有效应力之间符合负指数函数变化规律;含瓦斯煤渗透率的各向异性随有效应力的变化表现出了明显的动态变化发展规律,优势流动方向存在转变现象。     

孔隙率对构造煤瓦斯渗透性影响关系的实验研究

以孔隙率不同的构造煤原煤煤样为研究对象,利用三轴应力渗流装置进行了瓦斯渗透性实验,结果表明,在恒温条件下,构造煤的瓦斯渗透性随着煤体孔隙率的增加而增大,并且渗透率K0与孔隙率σ之间呈现二次函数关系,即K0=ασ2+βσ+δ;温度恒定时,构造煤的瓦斯渗透性随平均有效应力的增加而逐渐减小,且孔隙率较大的构造煤的渗透率变化幅度较大;平均有效应力不变时,同一孔隙率的构造煤随着温度的增加,瓦斯渗透率降低,且孔隙率对构造煤瓦斯渗透率的影响比温度对构造煤瓦斯渗透率的影响明显。     

含瓦斯煤的突出模拟试验

根据煤与瓦斯突出综合作用假说和相似理论,提出了模型煤样突出和现场煤层突出的相似条件,研究了地应力、瓦斯压力和煤体物理力学性质对煤层突出破坏的发生、发展过程及其强度的影响,分析了模型煤样突出和现场煤层突出破坏的相似性,建立了煤层发生突出破坏的无量纲参数准则,为现场煤层突出危险性预测提供了新的方法和指标。     

煤体瓦斯扩散系数测定方法的研究进展

在煤体放散瓦斯的过程中,由瓦斯气体浓度变化引发的时变扩散行为直接影响煤体瓦斯扩散规律的宏观特征,煤体瓦斯扩散系数测定方法一直是国内外研究者关注的重点。分析了瓦斯扩散系数呈现时变特性的物理化学本质,重点总结介绍了目前常用的煤体瓦斯扩散系数的实验测定方法,结合实际经验分析了当前煤体瓦斯扩散系数各测定方法研究中存在的问题,并对未来的研究方向和研究重点进行了展望。     

含瓦斯煤THM耦合模型建立

在建立THM耦合模型所需的9条基本假设基础上,综合应用弹性力学、渗流力学、传热学理论,以含瓦斯煤系统为研究对象,建立了体现含瓦斯煤"三场"真正意义上的双向完全耦合数学模型。该模型包括含瓦斯煤应力场、渗流场、温度场方程和各场的定解条件,揭示了含瓦斯煤系统内渗流、变形和变温之间的内在联系。所建的模型是煤层瓦斯传统渗流理论和流固耦合理论的推进。     

含瓦斯煤渗透率动态演化模型

瓦斯排采过程中煤层渗透率会随着瓦斯压力的变化而动态变化,渗透率的动态演化主要是由有效应力改变及煤体基质收缩两种因素共同作用的结果。基于裂隙平板模型,理论推导了瓦斯解吸、扩散及渗流过程中煤体渗透率的变化关系。利用表面化学与有效应力理论,构建了该过程中基质收缩和有效应力增大等因素影响下的渗透率动态演化模型。根据矿井煤层实测参数,对模型进行了求解。计算结果显示:渗透率与瓦斯压力的关系呈现一种非对称"U"字型变化规律。最后通过渗透率计算结果与实验室实测结果的对比分析,两者吻合度较高,进而验证了理论模型的正确性。     

含瓦斯煤的瓦斯与粉尘综合防治的研究

针对曙光矿瓦斯与粉尘治理工作中存在的问题,提出首先进行瓦斯抽放、然后利用抽放钻孔进行煤层注水来解决瓦斯与粉尘灾害问题的技术方案。根据曙光矿1214工作面的实际情况,利用FLUENT数值模拟软件对1214工作面进行瓦斯抽采数值模拟,并在此基础上进行了煤层注水模拟。研究表明:曙光矿将瓦斯与粉尘综合治理的技术方案是可行有效的。     

关于富水煤岩层瓦斯压力测定方法的研究

针对富水煤岩层中由于水压过大而无法直接测定煤层瓦斯压力的问题,通过对伯努利(Bernoulli)方程的研究,得到了通过测定水的流量进而得出瓦斯压力的间接测定方法,并通过模拟实验进行了检验,效果令人满意。     

含瓦斯煤断裂电磁辐射的实验研究

通过实验证明，含瓦斯煤在断裂破坏过程中发生的电磁辐射，是与声发射同源产生的一种能量耗散形式，其辐射强弱取决于外加载荷的大小及煤的物理力学性质，间接反映了含瓦斯煤受力破坏情况，有望成为煤与瓦斯突出危险性预测新指标。     

含瓦斯煤断裂电磁辐射的实验研究

通过实验证明，含瓦斯煤在断裂破坏过程中发生的电磁辐射，是与声发射同源产生的一种能量耗散形式，其辐射强弱取决于外加载荷的大小及煤的物理力学性质，间接反映了含瓦斯煤受力的破坏情况，有望成为煤与瓦斯突出危险性预测新指标。     

含瓦斯煤的突出模拟试验

根据煤与瓦斯突出综合作用假说和相似理论,提出了模型煤样突出和现场煤层突出的相似条件,研究了地应力、瓦斯压力和煤体物理力学性质对煤层突出破坏的发生、发展过程及其强度的影响,分析了模型煤样突出和现场煤层突出破坏的相似性,建立了煤层发生突出破坏的无量纲参数准则,为现场煤层突出危险性预测提供了新的方法和指标.