-
题名力热耦合作用下煤岩吸附及渗透特性的试验研究
被引量：20
- 1
-
-
作者
李波波
杨康
李建华
任崇鸿
许江
左宇军
张敏
-
机构
贵州大学矿业学院
贵州大学喀斯特山区优势矿产资源高效利用国家地方联合工程实验室
山东科技大学矿山灾害预防控制省部共建国家重点实验室培育基地
重庆大学煤矿灾害动力学与控制国家重点实验室
-
出处
《煤炭学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2018年第10期2857-2865,共9页
-
基金
国家自然科学基金资助项目(51804085
51574093)
贵州省科学技术基金资助项目(黔科合J字[2015]2049号)
-
文摘
利用等温吸附试验仪器与含瓦斯煤热-流-固耦合三轴伺服渗流装置,为模拟深部煤层瓦斯开采过程,分别进行不同温度下等温吸附试验与孔隙压力升高的渗流试验,建立考虑过剩吸附量修正的吸附模型并修正吸附膨胀模型,探究力热耦合作用下煤岩吸附与渗流变化规律。结果表明:瓦斯吸附量在不同温度下随瓦斯压力升高均呈增大趋势,随温度升高吸附量逐渐降低。在高压下需考虑过剩吸附量造成的误差,修正的Langmuir模型比原模型计算结果精度更高;建立了考虑温度与过剩吸附量修正的吸附变形模型与吸附膨胀模型,煤岩吸附应变随孔隙压力升高而减小,且温度越高应变变化量越小。随孔隙压力升高,煤岩渗透率及吸附膨胀与滑脱效应导致的渗透率变化量均呈下降的趋势,且随温度升高3者逐渐增加;吸附膨胀是引起煤岩渗透率减小的主要因素,吸附膨胀与滑脱效应对渗透率的贡献率随孔隙压力升高逐渐下降,其贡献率均随温度升高逐渐增加。
-
关键词
力热耦合
渗透率
吸附
滑脱效应
过剩吸附量
-
Keywords
stress and temperature coupling
permeability
adsorption
slippage effect
excess adsorption
-
分类号
P618.11
[天文地球—矿床学]
-
-
题名考虑含水率影响的煤岩变形及渗透率模型
被引量：22
- 2
-
-
作者
李波波
李建华
杨康
任崇鸿
许江
张敏
-
机构
贵州大学矿业学院
贵州大学喀斯特山区优势矿产资源高效利用国家地方联合工程实验室
山东科技大学矿山灾害预防控制省部共建国家重点实验室培育基地
重庆大学煤矿灾害动力学与控制国家重点实验室
-
出处
《煤炭学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2019年第4期1076-1083,共8页
-
基金
国家自然科学基金资助项目(51804085)
贵州省科学技术基金资助项目(黔科合J字[2015]2049号)
黔科合平台人才科研资助项目([2018]5781号)
-
文摘
煤矿开采深度不断增加,煤层瓦斯含量升高导致动力灾害逐渐增多,给煤矿安全开采带来严峻考验。对于瓦斯在煤层中流动的研究一直以来都备受关注,其中渗透率正是影响煤层中瓦斯流动的关键参数之一。因此,为准确模拟开采环境变化导致的煤岩变形及渗透特性变化,利用含瓦斯煤热-流-固耦合三轴伺服渗流装置,开展不同含水条件下孔隙压力升高过程中煤岩渗透特性的试验研究,建立考虑含水率的吸附方程和吸附-渗透率模型,探讨含水率和孔隙压力共同作用对煤岩变形及渗透特性的影响。研究结果表明:①孔隙压力升高过程中,径向应变及轴向应变随孔隙压力的升高均呈降低趋势,瓦斯流量的变化呈上升趋势,煤基质由于吸附瓦斯产生膨胀变形,体积应变逐渐减小。②当含水率恒定时,随着孔隙压力的升高,瓦斯吸附量随孔隙压力增大先增大而后趋于平缓,产生的吸附变形的变化趋势与其相同;当孔隙压力恒定时,煤岩的吸附量和吸附变形均随着含水率的增大而减小。③在恒定含水率条件下,煤岩渗透率曲线随孔隙压力的升高先减小后趋于平缓;而在相同的孔隙压力条件下,随含水率的增加,煤岩渗透率整体逐渐减小,而且含水率越大孔隙压力对渗透率的影响越弱,水分子对渗透率的影响越强。④构建了考虑含水率的吸附量计算方程,并在此基础上进一步构建考虑含水率煤岩吸附-渗透率模型,其中所计算的渗透率值与试验所测结果基本一致,反映了煤岩渗透率变化规律。
-
关键词
煤岩
孔隙压力
含水率
渗透率
变形
-
Keywords
coal
pore pressure
water content
permeability
deformation
-
分类号
TD313
[矿业工程—矿井建设]
-
-
题名考虑温度作用下煤岩渗透特性及吸附膨胀的试验研究
被引量：7
- 3
-
-
作者
李波波
杨康
许江
张敏
李希建
-
机构
贵州大学矿业学院
贵州大学喀斯特山区优势矿产资源高效利用国家地方联合工程实验室
贵州省非金属矿产资源综合利用重点实验室
重庆大学煤矿灾害动力学与控制国家重点实验室
-
出处
《煤炭学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2018年第6期1761-1768,共8页
-
基金
贵州省科学技术基金资助项目(黔科合J字[2015]2049号)
贵州省科技厅
+1 种基金
贵州大学联合资金计划资助项目(黔科合LH字[2014]7654)
贵州省重大应用基础研究资助项目(黔科合JZ字[2014]2005)
-
文摘
利用含瓦斯煤热-流-固耦合三轴伺服渗流装置,为模拟采深增加导致的渗透特性变化,开展不同温度下孔隙压力升高过程中煤岩渗透特性的试验研究,建立考虑温度作用的吸附膨胀模型,探讨温度和孔隙压力综合作用对煤岩吸附膨胀效应的影响。结果表明:随孔隙压力升高,轴向应变在较低温度下(30,40℃)逐渐下降,在较高温度下(50,60℃)逐渐上升,在各个温度下径向应变、体积应变逐渐降低;随孔隙压力升高,煤岩渗透率先减小后略有增高,不同温度下通入氦气与甲烷气体的煤岩渗透率变化趋势相同且前者渗透率大于后者;随温度升高滑脱效应导致的渗透率变化量(Δkb)逐渐增大,煤岩吸附膨胀导致的渗透率变化量(Δks)随孔隙压力升高先急剧下降后趋于平缓,且随温度升高变化量逐渐增大;在相同孔隙压力下,考虑温度作用吸附膨胀引起的渗透率变化量均高于不考虑温度作用的变化量,且前者总减小量要大于不考虑温度时总减小量。
-
关键词
孔隙压力
温度
渗透率
吸附膨胀
滑脱效应
变形
-
Keywords
pore pressure
temperature
permeability
adsorption swelling
slippage effect
deformation
-
分类号
TD712
[矿业工程—矿井通风与安全]
-
-
题名考虑温度、孔隙压力影响的煤岩渗透性演化机制分析
被引量：9
- 4
-
-
作者
李波波
高政
杨康
李建华
任崇鸿
袁梅
汪泓
-
机构
贵州大学矿业学院
贵州大学喀斯特山区优势矿产资源高效利用国家地方联合工程实验室
贵州省非金属矿产资源综合利用重点实验室
-
出处
《煤炭学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2020年第2期626-632,共7页
-
基金
国家自然科学基金资助项目(51804085)
贵州省科技计划资助项目(黔科合LH字[2016]7465号)
贵州省科学技术基金资助项目(黔科合J字[2015]2049号)
-
文摘
为探究煤层气抽采过程中温度与孔隙压力对煤岩渗透特性变化的影响,以贵州黔北煤田原煤为研究对象,利用自主研发的出口端正压三轴渗流装置,通过控制进出口气体压力分别设定3个不同压差条件,开展不同温度下改变孔隙压力的渗流试验。在当前典型的S&D模型基础上结合温度引起的吸附变形、热膨胀和滑脱效应的作用,新建考虑温度和恒定外应力条件下的渗透率模型。通过试验与模型对比验证其合理性,并对有无考虑滑脱效应的渗透率计算值进行了定量分析。结果表明:①渗流试验过程中,煤岩渗透率随孔隙压力升高而降低,其渗透率下降量受温度升高影响呈现降低趋势;孔隙压力升高,煤岩渗透率受温度影响的敏感程度逐渐降低。②在试验的各孔隙压力点下,温度升高使得煤岩渗透率降低;在各温度状态下,煤岩渗透率随压差增大呈现降低趋势。③经定量分析后发现修正模型较其他两个模型更加符合试验结果,且修正模型的滑脱因子随温度升高而增大,从理论方面验证了模型的合理性。④考虑滑脱效应的煤岩渗透率曲线比不考虑滑脱效应的渗透率曲线更加符合试验结果。在不同温度条件下,前者的渗透率计算值大于后者的计算值。随孔隙压力升高,滑脱效应引起的渗透率变化量逐渐降低。
-
关键词
煤岩
渗透率
孔隙压力
温度
压差
-
Keywords
coal
permeability
pore pressure
temperature
differential pressure
-
分类号
P618.11
[天文地球—矿床学]
-
-
题名考虑水分影响的煤岩渗透率模型及演化规律
被引量：10
- 5
-
-
作者
李波波
李建华
杨康
任崇鸿
许江
高政
-
机构
贵州大学矿业学院
贵州大学喀斯特山区优势矿产资源高效利用国家地方联合工程实验室
山东科技大学矿山灾害预防控制省部共建国家重点实验室培育基地
重庆大学煤矿灾害动力学与控制国家重点实验室
-
出处
《煤炭学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2019年第11期3396-3403,共8页
-
基金
国家自然科学基金资助项目(51804085)
贵州省科学技术基金资助项目(黔科合J字[2015]2049号)
黔科合平台人才基金资助项目([2018]5781号)
-
文摘
在开采环境的不断变化过程中,煤岩通常处于气-水共存的状态。为了探究水分与煤岩渗透率之间的反应机制,利用等温吸附装置和含瓦斯煤热-流-固耦合三轴伺服渗流装置,分别进行不同含水条件下的等温吸附试验和孔隙压力升高的渗流试验。基于水膜与孔裂隙表面的相互作用及水膜之间分离压的影响,并且考虑压缩变形及滑脱效应对煤岩渗流的贡献率,构建考虑水分影响的渗透率模型,进而分析不同含水条件下煤岩吸附与渗流变化规律。研究结果表明:①在不同含水条件下,煤岩瓦斯吸附量随孔隙压力增大而增大,而随含水率增大,瓦斯吸附量呈减小趋势。同时,吸附变形随着煤岩的吸附作用而变化。②煤岩中的水分易在孔裂隙表面形成吸附性水膜占据气体渗流的通道,并且气态和液态水分子会制约瓦斯流动,因而瓦斯流量随含水率增大而减小。当煤岩含水率恒定时,渗透率随孔隙压先增大后减小趋于平缓;恒定孔隙压力条件下,渗透率随含水率增大显著减小。③考虑压缩变形、吸附变形、水分和孔裂隙间水膜对裂隙宽度的影响,构建了考虑瓦斯和水分耦合作用的渗透率模型,而且煤岩渗透率计算值与实测数据基本保持一致,可以较好的表征含水煤岩的渗透率变化规律。
-
关键词
煤岩
孔隙压力
水膜
渗透率
滑脱效应
-
Keywords
coal
pore pressure
water film
permeability
slippage effect
-
分类号
P618.11
[天文地球—矿床学]
TD712
[矿业工程—矿井通风与安全]
-
-
题名煤渗透特性及其气体压力敏感性试验研究
被引量：3
- 6
-
-
作者
李波波
邵国君
杨康
袁梅
-
机构
贵州大学矿业学院
贵州大学喀斯特山区优势矿产资源高效利用国家地方联合工程实验室
贵州省非金属矿产资源综合利用重点实验室
国家电力投资集团公司贵州遵义产业发展有限公司
-
出处
《中国矿业》
北大核心
2017年第6期142-148,共7页
-
基金
国家自然科学基金项目资助(编号:51574093)
贵州省科学技术基金项目资助(编号:黔科合J字[2015]2049号)
+2 种基金
贵州省科技厅
贵州大学联合资金计划项目资助(编号:黔科合LH字[2014]7654)
贵州大学引进人才科研项目资助(编号:贵大人基合字[2014]57号)
-
文摘
为探索煤中孔隙流体压力的变化导致渗透率的改变,引发煤渗透率压力敏感性现象,利用自主研发的出口端压力可调的三轴渗流装置,对贵州3个矿区的煤开展不同吸附性气体与不同气体压力下煤的敏感性试验研究。研究结果表明:在较低气压范围内(0~0.6 MPa),随气体压力的增加,煤渗透率下降明显,当气体压力继续上升煤的吸附作用逐渐趋于平衡,煤体骨架的吸附膨胀变形也越来越小,渗透率的下降速率逐渐减少并趋于平缓。在气体压力小于1.0 MPa时,煤渗透率损害率Dp变化较大,且随气体压力增加快速增大,表现出较强的压力敏感性。不同吸附性气体条件下,气体压力指数关系敏感系数Cp均随气体压力的增加而逐渐减小,煤渗透率对气体压力的敏感性降低。对于同一煤,在相同的条件下,CH4的气体压力乘幂关系敏感系数Sp的值最小,煤对气压的敏感性越差。乘幂关系的气体压力敏感系数Sp与渗透率损害率Dp有很好的线性相关性。
-
关键词
煤
有效应力
气体压力
渗透率
敏感系数
-
Keywords
coal
effective stress
gas pressure
permeability
sensitiveness coefficient
-
分类号
TD713
[矿业工程—矿井通风与安全]
-
-
题名黔北地区页岩孔隙结构特征及水渗流演化规律研究
被引量：1
- 7
-
-
作者
李波波
陈帅
杨康
李建华
任崇鸿
-
机构
贵州大学矿业学院
贵州大学喀斯特山区优势矿产资源高效利用国家地方联合工程实验室
贵州省非金属矿产资源综合利用重点实验室
-
出处
《煤炭科学技术》
CAS
CSCD
北大核心
2020年第2期201-206,共6页
-
基金
国家自然科学基金资助项目(51804085,51911530203)
贵州省科技计划资助项目(黔科合平台人才[2018]5781号)
-
文摘
为探究页岩孔隙结构特征以及水渗流演化规律,以黔北地区牛蹄塘组页岩为研究对象,首先采用低温液氮吸附试验以及高压压汞试验分析页岩内部微观孔隙结构特征,然后在恒定围压、轴压条件下利用三轴渗流装置进行了不同有效应力条件下的三轴渗流试验,探讨页岩有效应力与渗透率之间的关系,建立了考虑孔隙结构和压缩特性联动影响的页岩渗透率模型,并通过与初始渗透率受应力状态下的页岩渗透率模型对比分析验证其合理性。结果表明:黔北地区牛蹄塘组页岩是一个从微孔到大孔的连续分布体系,5种页岩的吸附-脱附等温曲线其类型与IUPAC分类中的Ⅳ型最为接近而且进汞-退汞曲线形态近似,大孔的类型以一端封闭的不透气孔为主,中孔则以两端开放的毛细孔等开放型孔为主,微孔主要以细颈广体孔和墨水瓶孔为主;页岩孔径分布复杂,含有大量的微孔和中孔,其中微孔和中孔提供了大部分孔比表面积,而大孔则是孔体积的主要贡献者;在相同围压、轴压条件下,页岩渗透率随着有效应力的增大呈逐渐减小的趋势,且渗透率和有效应力呈指数函数关系;考虑孔隙结构和压缩特性联动影响的页岩渗透率模型计算曲线与渗透率试验所测的数据基本吻合,且能很好反映恒定围压、轴压条件下有效应力与渗透率之间的变化关系。
-
关键词
页岩气
孔隙结构
孔径
比表面积
渗透率
-
Keywords
shale gas
pore structure
aperture
specific surface area
permeability
-
分类号
P618.12
[天文地球—矿床学]
-
-
题名浅析我国煤矿水害防治研究现状及展望
被引量：17
- 8
-
-
作者
高政
李波波
-
机构
贵州大学矿业学院
贵州大学喀斯特山区优势矿产资源高效利用国家地方联合工程实验室
贵州省非金属矿产资源综合利用重点实验室
-
出处
《采矿技术》
2021年第2期97-100,共4页
-
基金
国家自然科学基金资助项目(51804085,51911530203)
贵州省科技计划资助项目(黔科合平台人才[2018]5781号)。
-
文摘
为尽可能减少煤矿水害事故及提高矿山安全开采能力,通过现有研究成果的分析,总结了煤矿水害类型分类、煤矿水害致因、煤矿水害防治措施和防治体系,并对未来水害防治研究进行展望,主要得到以下结论:(1)在水害分类方面,可进一步加强对分类依据的基础理论研究;(2)在水害致因方面,可通过相关数学方法开展定性与定量相结合的研究;(3)与其他学科交叉融合,加大对高新技术的研究与开发力度;(4)考虑技术和管理两方面因素,进一步构建煤矿水害综合防治体系。
-
关键词
煤矿水害
水害分类
水害致因
防治措施
-
分类号
TD745
[矿业工程—矿井通风与安全]
-
-
题名不同突出情况下钻孔瓦斯涌出规律研究
被引量：4
- 9
-
-
作者
马瑞帅
许石青
林华颖
-
机构
贵州大学矿业学院
贵州大学喀斯特山区优势矿产资源高效利用国家地方联合工程实验室
-
出处
《采矿技术》
2021年第2期118-123,共6页
-
基金
贵州省科技计划项目(黔科合支撑[2019]2887)。
-
文摘
为探究运用钻孔连续流量法测定不同突出危险情况时的敏感性,建立了钻孔瓦斯流动模型,通过COMSOL Multiphysics模拟软件建立数值模型,探究钻孔瓦斯涌出量和瓦斯压力关系;利用连续流量法建立煤层巷道突出预测装置,以山西汇丰与贵州威舍煤样为试验对象,根据钻进过程中的动力现象判断不同突出危险情况,从而进行不同突出危险情况下钻孔瓦斯涌出规律研究。结果表明:钻孔瓦斯流涌出量与瓦斯压力呈线性关系;初始钻孔瓦斯流量可以作为预测突出危险性的敏感性指标。发生喷孔时表现钻口小、空腔大、钻孔内残留煤粉、钻孔壁掉落的煤块易碎等特点,与井下发生突出时情况相吻合。打钻初始流量曲线波动较大,说明在打钻初始较容易发生突出,这与现场实践相吻合;瓦斯压力越小流量曲线波动幅度越小,且随着钻进的深入,流量曲线逐渐变大后将趋于平缓。初始钻孔瓦斯流量不仅可以反应突出危险情况,而且可以表明突出可能发生的地点,相较于其他突出预测指标具有明显优势。
-
关键词
动力现象
数学模型
数值模拟
突出预测
钻孔初始瓦斯流量
-
分类号
TD713
[矿业工程—矿井通风与安全]
-
