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.     

浅析煤层瓦斯单向流动理论的应用

通过分析煤层渗透率与煤层有效应力的关系,建立煤层渗透率为变量时煤壁瓦斯单向流动数学模型,推导出煤壁瓦斯涌出量方程式。并以某矿为例,建立煤壁瓦斯涌出量与有效应力、暴露时间的关系并做曲线图,结果表明,以渗透率为变量进行煤层瓦斯流动研究更符合现场实际。     

分子模拟方法在煤层瓦斯流动规律研究中的应用

突破传统的从宏观到宏观流动理论研究路线,结合分子模拟特点选用MC、MD方法研究瓦斯流动这一复杂的解吸—扩散—渗流过程;探讨了MC模拟吸附解吸过程及MD模拟扩散渗流过程;提出了采用分子模拟方法研究煤层瓦斯流动规律中的几个重点难点问题,从总体上阐述了研究步骤,为进一步研究打下了基础。     

煤层瓦斯流动方程研究及应用

瓦斯流动方程能够很好地揭示煤层中瓦斯流动的规律,而瓦斯流动规律对瓦斯灾害防治至关重要。运用理论分析对煤层中瓦斯流动模型和流动方程进行了分析与研究。深部岩体的稳定存在状态是球体,而浅部岩体的稳定存在状态为椭球体。在此基础上,构建了瓦斯流动的椭圆形模型,推导出了二维瓦斯流动方程和三维瓦斯流动方程,并利用建立的瓦斯流动方程解释了煤与瓦斯突出的过程,分析并解释了防突规定中石门揭煤保护岩柱2 m和5 m的理论依据,并将该理论应用于涟邵牛马司矿石门揭煤抽放钻孔的布置设计中,取得了很好的效果。     

煤层瓦斯非线性流动理论研究现状与展望

研究煤层瓦斯非线性流动理论有助于进一步认识煤与瓦斯突出机理,揭示煤层瓦斯非线性流动的致因是研究煤层瓦斯运移机理的关键。基于前期研究及文献调研,总结了国内外在煤层瓦斯非线性流动理论研究方面所取得的重要进展,展望了该领域中需要深入研究的方向和有关的发展趋势,认为煤层瓦斯非线性流动理论研究正朝着精细化、多因素多条件耦合的方向发展,加强多因素影响下煤层瓦斯非线性流动致因与非线性流动—多物理场耦合理论等方面的研究是未来主要发展方向。     

灰色理论在煤层瓦斯含量预测中的应用

应用灰色系统理论，建立了预测煤层瓦斯含量的灰色系统GM（1，1）模型，并用残差模型对预测模型进行了修正。在测定煤层瓦斯含量的基础上进行了实际应用。结果表明，该模型的计算精度符合工程精度要求，可用于矿井煤层瓦斯含量的预测。研究结果为采取针对性的瓦斯防治措施提供了技术依据，同时也为煤层瓦斯含量预测探讨了新的方法。     

瓦斯在煤层中流动的机理

煤层是孔隙、裂隙结构组成的物质，瓦斯在孔隙结构中的流动主要是扩散，符合菲克定律。在煤层裂隙系统的流动属于渗透，符合达西定律，根据这一规律可用代数方法建立数学模型用电子计算机求解，用相似理论从计算结果中导邮购的单向和径向瓦斯流动曲线与单纯使用达西定律计算的结果相近，煤层瓦斯的流动决定于裂隙系统的特性，鸸 不决定于孔隙结构，用达西定律作为基本规律研究煤层瓦斯流动的机理是完全可行的。     

煤层瓦斯流场流动规律的研究

本文根据Power Law的推广形式,在均质煤层和非均质煤层条件下,首次建立可压缩性的瓦斯在煤层内流动的偏微分方程式。由实测的瓦斯流动参数,对均质煤层瓦斯流场的流动作了实际计算验证。结果表明,本文提出的煤层瓦斯流场流动理论比国内外两大瓦斯流动理论更逼近实际。     

煤层瓦斯流动参数的反演研究

分析了煤层渗透率的复杂变化特点和实际测量上存在的问题，提出其反演方法。算例反演的结果表明，利用反演方法能够通过煤层瓦斯压力确定煤层的透气性系数及其变化状况。     

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。     

灰色理论在煤层瓦斯抽采量预测中的应用

运用灰色理论建立适合煤层瓦斯抽采量的系统模型,并在青龙矿井M16突出煤层采用灰色系统及残差修正GM(1,1)模型进行瓦斯抽采量预测。结果表明,利用灰色系统理论预测矿井瓦斯抽采量是可行的,且预测精度较高。     

瓦斯径向流动理论研究

运用钻孔流量反演分析方法,以Darcy定律为基础,得到了瓦斯流动的微分方程.通过适当的变量分离和变量代换,获得了该微分方程的解析解.     

煤层瓦斯流动数值模拟的初步研究

以煤层瓦斯一维流动为例，采用数值模拟的方法研究了瓦斯压力、瓦斯含量的变化规律，计算结果符合现场实际，表明数值计算的方法具有潜在的应用价值。     

承压水锥进理论及在煤层瓦斯压力测定中的应用

针对煤层底板承压水导致煤层瓦斯压力测试成功率低下的现状,通过建立底水锥进模型,提出考虑煤层钻孔开封比δ影响的测试方法,获取底水突破煤层时间,进而控制封孔时间,提高了煤层瓦斯压力测试成功率。研究发现,精确的底水突破煤层时间预测关系到封孔时间,决定了测试成败;在开孔深度一定的条件下,底水突破煤层时间与封闭煤层深度的三次方成正比关系;不同的开封比直接决定承压水锥进速度和突破煤层时间,一般选择范围0.1δ0.2,且开孔深度不小于0.5 m。     

煤层瓦斯原位探测仪在测定煤层瓦斯压力的应用

煤层瓦斯压力是评价煤层突出危险性与计算煤层瓦斯含量的一个重要指标。传统被动式测压测试数据准确,比较接近原始储层压力,但是存在测试时间长、测试仪器的不可重复使用性的不足。煤层瓦斯原位探测仪由水力密封装置、探测与存储装置和自动取样装置3部分组成。利用该仪器能够在钻孔中做到随钻随测,且具有可重复性使用的特点,不仅可准确测得某一深度的煤层瓦斯压力,记录压力随时间的具体变化,节省了测试时间和人力物力,在煤层瓦斯测压方面具有推广价值。     

煤层注水在瓦斯灾害治理中的研究与应用

为消除鹤煤三矿采煤工作面瓦斯突出危险,在已有相关理论研究的基础上,建立了注水情形下煤层破坏的流固耦合瓦斯抽采模型,详细阐述了煤层破坏、自由水运移、瓦斯压力变化三者耦合作用关系,分析了裂隙自由水运移影响下注水钻孔塑性区变化过程。模拟结果表明:外界自由水的注入对煤层破坏效果显著。首先随着自由水的注入,扩大了钻孔塑性破坏区范围,降低了自由水润湿区域内煤层弹性模量等参数,促进了自由水在裂隙内的运移。其次,伴随自由水压力的升高,自由水逐渐进入煤层深部,提高了裂隙空间内自由水饱和度,抑制了煤层内瓦斯解吸、扩散过程,减少了瓦斯的释放。通过现场实践表明,两者变化趋势一致,因此该模型可用于瓦斯灾害治理。     

煤层瓦斯流动的计算机模拟及其在预测瓦斯涌出和抽放瓦斯的应用

<正> 在法国研究出一种计算机程序,来模拟煤层中瓦斯的运动规律,通过现场和实验室对煤的透气性和扩散性做了试验,并提出一些表达式。影响透气性的因素有地层应力、瓦斯压力、煤体收缩情况。实验室证明煤层透气性与地层应力是一个双指数关系,即 K=(?)式中σ为基本的偏应力;α和β为随外应力变化煤层透气性变化率;A、     

煤层瓦斯压力测定技术在瓦斯抽放中的应用

详细地介绍了煤层瓦斯压力测定技术的种类,并且针对平沟煤矿16#煤层采用注浆封孔测压法进行煤层瓦斯压力测定,又对16#煤层的瓦斯压力梯度进行了认真计算,为合理地选择瓦斯抽放方法提供科学依据;同时根据煤层瓦斯压力合理地选择了16#煤层1606综采工作面的瓦斯抽放方法,有效地治理了工作面上隅角的瓦斯,确保了工作面的安全生产。