负压条件下构造煤原煤样瓦斯渗透性实验

利用三轴应力渗流实验装置对坚固性系数为0.3的构造煤原煤煤样进行了加压破坏以及负压条件下含瓦斯构造煤原煤煤样的瓦斯渗透性实验研究。结果表明,坚固性系数为0.3的构造煤原煤样的压裂过程经历了非线性压密阶段、线弹性阶段、应变强化阶段、应力跌落阶段和应变软化阶段等5个阶段。在围压、瓦斯压力一定,同一轴压条件下,加载负压时的煤体瓦斯渗透率要大于不加载负压时的煤体瓦斯渗透率,随着负压增大瓦斯渗透率随之增大。在围压、瓦斯压力一定,同一负压条件下,随着轴压的增大,瓦斯渗透率先逐渐增大到一定峰值后逐渐减小。在围压、负压一定,同一轴压条件下,瓦斯压力越大,煤体的瓦斯渗透率越小。在围压、负压、瓦斯压力一定的条件下,轴压加载到σo值后,开始卸载轴压,随着轴压的卸载煤体瓦斯渗透率逐渐增大,在轴压卸载的初始阶段,渗透率增幅较大;随后在轴压卸载完全的过程中,渗透率的增幅越来越不明显,并且轴压卸载为0时的渗透率要小于煤样试件在加载轴压前的初始渗透率。     

原煤样和阻化煤样的热重试验研究

为了有效地防治煤体自燃灾害,利用综合热分析开展了原煤样和阻化煤样的热重试验研究.研究表明:阻化煤样的失水结束点温度、燃尽温度均滞后于原煤样,阻化煤样的最大失重速率低于原煤样的最大失重速率;原煤样活化能随着反应程度的增加逐渐增大,阻化煤样的活化能随着反应程度的增加先增加后减小;失水失重阶段、氧化增重阶段及燃烧失重阶段,阻...     

两种含瓦斯煤样的渗透性对比试验研究

为了解井下煤层受采动作用的影响时原岩应力升降过程中引起的煤体瓦斯渗透性变化规律,利用MYS-Ⅰ型煤岩样渗透率测试系统,通过改变围压和瓦斯压力的方法,对比研究了成型煤样和原煤样渗透率之间的异同。试验结果表明：成型煤样和原煤样之间的渗透率差别很大,数值上相差在一个数量级左右;在瓦斯压力固定的条件下,原煤样渗透率随围压增大而下降的速度比成型煤样要缓慢;成型煤样和原煤样渗透率随围压和瓦斯压力改变的变化趋势基本相同,在实验室用成型煤样代替原煤样用于渗透性试验是可行的,但只能研究大致的变化规律。     

声场作用下煤储层渗透性试验研究

利用自主研发的声场作用下煤层气渗流实验系统,实验研究了声场对煤储层渗流特性的影响。实验得出:不加声场下,煤体的渗透率随有效应力比、有效体应力的增加呈先减小后增大的趋势,渗透率初始快速降低,然后趋于平缓,最后增大;有效应力比恒定时,煤体的渗透率随有效体应力的增大而减小,最后趋于平缓;声场作用下煤体的渗透率大于无声场下,渗透率随声场作用时间的增加呈先增大后趋于稳定的趋势,且渗透率随声强的增加而增大,声场作用前后渗透率之比与声强呈线性关系;相同条件下,声场能促进煤层气扩散、运移,离震源越近,声场提高煤层渗透率效果越明显,因声波在煤层中传播发生衰减,声能降低,煤层气流量增量与距震源距离呈负指数关系。     

强变形构造煤等静压原煤柱状煤样制作方法

针对强变形构造煤原煤柱状煤样制作难的问题,从构造煤在井下的实际赋存状态出发,采集强变形构造煤原始煤样,采用冷等静压技术,模拟上覆地层压力进行等静压压制成型,结果显示,与常规型煤成型固结技术相比,该方法具有可模拟地层压力压制、保持原煤物性、成型好、取样容易、工艺简单等优点。强变形构造煤等静压原煤柱状煤样制作方法的提出为研究强变形构造煤原煤瓦斯扩散、渗透等实验的成败奠定了基础。     

温度及应力对成型煤样渗透性的影响

利用吉林华兴矿煤制成成型煤样,在ZYS-1型三轴渗透仪上对型煤试样进行渗流试验。通过试验研究了围压、轴压及温度对成型煤样的渗透率影响,结果表明：① 随着围压增加,煤样渗透率降低。② 偏应力对煤渗透率有很大影响。在围压条件下,随着偏应力(轴压)增加,煤样先发生弹性压缩,渗透率降低,当偏应力增加到一定程度,煤样破坏,伴随着剪切扩容及孔隙和裂隙空间增加,渗透率随之增加。因此,低围压下煤样的渗透率呈“V”型变化,高围压下,煤样的渗透率单调减小。③ 温度对煤中气体的流动有显著影响。温度升高,一方面瓦斯气体的动力黏度增加,另一方面煤内固体颗粒体积膨胀,减小了孔隙和裂隙空间,阻碍气体的流动。     

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。     

轴压及围压变化条件下低渗透煤样渗透性响应特征试验研究

针对低渗透煤样在轴压及围压变化作用下的渗透率演化关系,利用自主研发的全应力-应变三轴伺服控温渗流试验系统,开展变围压及变轴压条件下煤样渗透率的试验研究。试验结果表明:渗透率在轴压及围压变化过程中减小,围压对渗透率影响高于轴压对渗透率的影响;围压σ2与渗透率K符合K=ae-0.45σ2关系式,拟合系数a随着轴压的升高呈依次降低的趋势;轴压σ1、围压σ2均为1~10 MPa的范围内时,轴压、围压和渗透率满足K=15.426 23e-0.45σ2-0.261 94σ1e-0.45σ2的函数关系。     

坚固性系数对构造煤应力-应变及瓦斯渗透性影响

在三轴渗流仪的基础上自主研发出一种气固耦合三轴伺服渗流实验装置,以坚固性系数f小于0.5的原煤试件为研究对象,结果表明:坚固性系数在0.26~0.48范围内的松软构造煤在应力-应变加载过程中同样经历了5个阶段,然而在坚固性系数较小时则表现为应力跌落范围的逐渐减小或消失;从同一矿区制取的原煤试件瓦斯渗透率随着坚固性系数的增加而增大,且符合二次多项式K=af2+bf+c。     

用原煤样挥发分核定平煤十二矿煤的类别

利用平顶山煤业集团十二矿煤质较为稳定、各层煤的黏结指数和Y值变化较小的特点,采用通过原煤的干燥无灰基挥发分推算出其浮煤的干燥无灰基挥发分,并由此确定该矿煤炭的类别.     

煤岩体全应力应变渗透性试验及主控因素分析

对影响渗透性的若干关键因素开展试验研究。系统分析了不同围压下、不同瓦斯压力和不同应力-应变状态下煤岩样的渗透特性,建立了煤样的渗透性与围压、瓦斯压力和应力应变等主要控制因素之间的定量关系,探讨了不同载荷条件下煤样的控制机制和变形规律。研究结果表明:固定瓦斯压力下,煤样渗透性随围压的增大而减小,服从指数函数变化规律;固定围压作用下,受Klinkenberg效应影响,渗透率与瓦斯压力关系呈"V"字型走势;在微型裂隙闭合和弹性变形阶段,煤样渗透率随应力增大而减小,进入屈服阶段后,渗透率达到最小值并在峰值强度到达之前完成反超过程。     

煤储层渗透性研究现状及展望

煤储层渗透率是控制煤层气开采的主要储层参数之一,对研究煤层气的产出及运移规律有着重要意义,总结其影响因素对于有效预测煤储层渗透率、寻找有利勘探区块具有重要的实际价值。在系统整理国内外有关研究资料的基础上,对储层物理模型、煤层气渗流模型、煤储层渗透性影响因素等方面的研究进展进行了梳理总结。对今后的煤储层渗透性研究工作提出了作者的一些看法。     

注水煤样力学及渗透特性试验研究

为研究注水煤样吸水率与时间的关系,以及煤样的力学性能、渗透特性,首先对高家堡煤样进行了自然吸水率测定试验,然后在MTS815.03电液伺服试验机上进行了自然煤样与饱和水煤样单轴压缩试验,最后进行了水渗透试验。试验结果表明：在煤样吸水饱和前,煤样试件吸水率是浸泡时间的二次函数,浸水3.5 d后自然吸水率为3.37%,达到饱和水状态;与自然状态煤样相比,饱和水状态煤样出现轴向应力峰值时的轴向应变增大,出现“滞后”现象,泊松比和普氏系数分别降低了3.36%和9.07%,单轴抗压强度和弹性模量分别降低了20.97%和17.05%;渗透率曲线表明,应力应变过程中煤样渗透率变化可分为压实降低、缓慢增加、峰值出现和残余降低4个阶段,应力峰值超前于渗透率峰值。     

中、高阶煤样甲烷吸附应变及渗透性实验分析

煤中气体吸附膨胀和解吸收缩应变是影响煤层气井排采中煤储层渗透率动态变化的重要因素。通过选取沁水盆地南部和鄂尔多斯盆地东缘二叠系山西组中、高阶煤样,通过煤的吸附变形-渗流模拟实验,测得了中、高阶煤样中甲烷吸附应变值,提出了采用12～24 h的吸附应变数据点拟合计算吸附应变的方法,分析了高、中阶煤中甲烷吸附应变及其渗透性的差异性,揭示了中、高阶煤吸附应变规律及其对渗透性的影响及控制机理。结果表明,中、高阶煤样甲烷吸附应变与吸附平衡压力之间的关系符合Langmuir等温吸附模型;中阶煤中吸附甲烷气体的Langmuir径向应变、轴向应变和体积应变分别为0.18×10^-2,0.09×10^-2和0.44×10^-2,其对应的Langmuir压力分别为5.26,6.93和5.42 MPa;而高阶煤吸附甲烷气体的Langmuir径向应变、轴向应变和体积应变分别为1.91×10^-2,0.22×10^-2和3.99×10^-2,其对应的Langmuir压力分别为7.87,4.57和...     

支承压力变化与构造煤渗透性关系的实测分析

针对新安煤矿二_1煤采动条件下支承压力与瓦斯渗透性之间的关系开展现场实测研究,通过支承压力变化规律的分析,拟合得到其gauss分布特征,以工作面前方位置为纽带,建立了支承压力与与瓦斯流速之间的关系。通过分析发现,支承压力对于瓦斯渗透性影响显著,支承压力对于瓦斯渗透性有一定的影响,瓦斯流速随着支承压力增高而降低,在支承压力峰值处最小,支承压力降低,其瓦斯流速会增大。这也为瓦斯抽采钻孔布置提供了理论上的依据。     

煤体渗透性试验研究

针对水压力对煤体渗透性的影响问题,采用相对渗透系数Kr作为主要参照量,运用实验方法,研究了煤体在不同水压力下的渗透系数Kr,以及轴向应力σ与水压力H的关系。实验结果表明:在静水压低压注水过程中,试验各煤样的渗透系数Kr均较小,煤层注水压力H对煤注水渗透性Kr有显著影响;在注水压力H从低压到高压的连续加载过程中,各组煤样的渗透系数Kr随之呈现连续增加的趋势,煤样轴向压力σ在减小,并且存在临界注水压力H临界;煤体破坏时,临界水压力H临界大于轴向围压,试件出现拉伸破坏,发生裂隙扩展导通泄水现象;以水压力H为基本变量的指数函数σ=a2H+b2和多项式函数Kr对渗透系数σ及轴向应力的变化有较好的拟合性。     

煤层瓦斯渗透性的研究——粉煤成型煤样的渗透率

<正> 一、前言赋存在煤层内的瓦斯,一但卸压后就会涌出。为了弄清开采煤层或掘进巷道周围破碎带瓦斯涌出的现象,以及明确瓦斯吸附、解吸的特性,因此,知道裂隙内瓦斯流动机理极其重要。本文作者将粒度一致的粉煤压缩成圆柱型煤样,进行瓦斯渗透试验。测定了成型煤样孔隙率及渗透率随着载荷和煤粒大小的不同     

煤样二次炭化试验研究

提高试验煤样与原煤的相似性有利于增强科研结果的真实性,据此对煤样的二次炭化进行了试验研究。首先对煤样二次炭化的试验装置进行了设计,在对有关组成部件优选与加工的基础上,根据设计原理对该试验装置进行了安装;然后根据设计方案,对炭化过程中的热量传输及温度场的演化规律进行了分析;最后对6种不同的试验方案分别进行了煤样二次炭化试验,制作出了相应的二次炭化煤样。结果显示,煤样的合理加热时间约为15000s,煤焦油和中等煤化程度的煤是最佳的原料组合,采用它们所制作的煤样可广泛应用于煤矿安全开采方面的科研活动。     

煤与页岩渗透性对比实验研究

利用常规三轴渗流模拟实验装置,对煤和页岩的渗流规律进行了研究。实验表明:页岩样的渗透率要比煤样低3个数量级上,为了将两者进行对比,引入渗透率变化比I,这样就可以在同一幅图中显示两者的差异。研究进一步指出:煤、页岩的渗透率变化规律具有相同趋势;两者的渗透率变化与岩石的变形特性匹配,在弹性阶段和塑性扩展阶段之间存在渗透率极小值点;两者的渗透率随围压的增加呈负指数关系递减,煤的衰减幅度和衰减速率均大于页岩;随孔隙压力的增加呈指数形式增大,但页岩对气体压力更敏感。