采動影響下覆巖滲透性演化規(guī)律相似模擬實驗研究.pdf

1、我國大部分礦區(qū)煤層瓦斯賦存具有“三高三低”特征，使得煤層瓦斯采前預抽效果不甚理想，針對此問題提出的利用采動覆巖移動影響及裂隙動態(tài)演化特征抽采卸壓瓦斯技術已經(jīng)成為我國瓦斯治理和利用的有效手段。然而由于現(xiàn)場環(huán)境復雜，對煤巖層滲透性相關參數(shù)的測定難度較大，導致瓦斯抽采量達不到預期效果。論文系統(tǒng)總結了采動圍巖裂隙演化規(guī)律、采動裂隙帶內(nèi)卸壓瓦斯運移規(guī)律和相似模擬實驗的研究成果，認識到采動影響下覆巖滲透性演化規(guī)律是研究瓦斯運移、瓦斯抽采的重要問題之

2、一，而現(xiàn)有物理模型需要進一步改進，才能滿足更多相似條件的約束而達到較好的實驗效果。
　　 在分析采動裂隙帶中卸壓瓦斯運移規(guī)律的基礎上，運用巖石多孔介質(zhì)力學理論分析了煤巖力學介質(zhì)屬性。在滲流力學理論和彈性力學理論基礎上闡述了煤巖瓦斯固氣耦合的物理基礎，建立了固氣耦合的數(shù)學模型。根據(jù)相似理論，推導了固氣耦合的相似準則，得到瓦斯壓力的相似常數(shù)和滲透性相似常數(shù)等相似常數(shù)。
　　 根據(jù)相似理論，相似模型反映實際情況的準確程度主要取

3、決于相似條件的實現(xiàn)情況，而這又在很大程度上依靠正確地選擇并配比相似材料。針對這一問題，研制了相似材料滲透性測試設備、設計了實驗方案，對山西和順天池能源有限責任公司401綜放面不同巖性覆巖制作了相似材料試件并對其逐一進行滲透性測試，得到原巖滲透性系數(shù)。
　　 研制了固氣兩相平面相似模擬實驗平臺，通過實驗分析了煤層開采后覆巖裂隙產(chǎn)生、發(fā)展的時空演化規(guī)律以及隨工作面推進覆巖氣體滲流變規(guī)律，從不同角度進一步分析了滲透性與不同充氣壓力、不