空化水射流声震效应促进瓦斯解吸渗流测试装置的改进

为确保完善空化水射流声震促进含瓦斯煤层解吸试验效果,针对原研制的模拟试验台存在的不足,对实验空化腔及其配套的型煤试件成型装置进行改进和重新研制。利用环向和密封圈等全方位密封技术可使三轴压力室、空化腔在高围压下及5 MPa瓦斯压力下达到较长时间的良好密封效果;依靠空化腔内布置的文丘喷嘴及高压射流装置激发腔体产生空化效应促进含瓦斯煤层解吸;依托于空化腔水进出口压力传感器实时监测空化腔空化效应;凭借布置的温度和瓦斯压力传感器、引伸计及配套的试验控制软件连接,模拟空化声震效应含瓦斯煤样瓦斯解吸渗透特性及声震过程中的煤样全应力-应变过程演化规律,实时监测空化声震过程中空化腔内温度及其瓦斯渗渗流的变化规律。此外,在循环系统设计了气-液-固体分离器,解决三相排出问题,使三相分离成为可能,提高了试验可操作性。利用改进后的实验装置系统开展模拟实验表明,空化水射流声震效应促进煤层瓦斯解吸渗流,瓦斯解吸量及解吸速度都有不同程度的提高;声震下空化腔内温度变化及含瓦斯煤试样变形规律验证了空化声震效应的热效应、机械震动效应与致裂损伤效应这一物理现象。     

水-瓦斯-煤三相耦合作用下煤岩强度特性及实验研究

为研究煤岩在水、瓦斯共同作用下的强度特性,基于非饱和多孔介质混合物理论及有效应力原理,建立了含水瓦斯煤岩破坏准则。通过引入基质吸力应力因子,并利用实验得到基质吸力与煤岩含水率的拟合曲线,得出水-瓦斯-煤三相耦合作用下煤岩强度与瓦斯压力及含水率的关系式。在实验室进行三轴压缩强度实验,对含水瓦斯煤岩强度理论进行了验证。结果表明:基质吸力是含水瓦斯煤岩强度的重要影响因素,在水与瓦斯共同作用下,煤岩峰值强度随瓦斯压力增加线性减小,而随含水率增加呈指数降低。