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煤层瓦斯抽采过程中煤岩变形的物理模拟实验 被引量:10
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作者 许江 刘龙荣 +3 位作者 刘东 彭守建 梁永庆 聂闻 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第3期562-570,共9页
利用自主研发的多场耦合煤层瓦斯抽采物理模拟实验系统,研究了抽采过程中煤体内不同位置变形演化规律,探讨了抽采位置、地应力和气体压力对抽采过程中煤体变形的影响。结果表明:煤体变形受地应力、抽采位置、时间和煤层气体压力等因素... 利用自主研发的多场耦合煤层瓦斯抽采物理模拟实验系统,研究了抽采过程中煤体内不同位置变形演化规律,探讨了抽采位置、地应力和气体压力对抽采过程中煤体变形的影响。结果表明:煤体变形受地应力、抽采位置、时间和煤层气体压力等因素的共同影响,且抽采初期的煤体变形速率较大;煤体σ1方向的变形普遍大于σ2和σ3方向的变形,σ3方向的变形与煤体所受的地应力大小σ3呈正比;由于最先产生变形的煤体引起的泊松效应限制了距离抽采位置较远煤体的变形量,所以距离抽采位置越近,抽采过程中煤体变形速率和最终变形量越大;煤层中的气体压力越大,煤体变形速率越快,在气体压力降低并趋于稳定后,煤体变形达到一个稳定状态。 展开更多
关键词 煤层瓦斯 变形 抽采 地应力
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抽采瓦斯过程中煤层瓦斯压力演化规律的物理模拟试验研究 被引量:23
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作者 彭守建 张超林 +2 位作者 梁永庆 许江 刘东 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第3期571-578,共8页
利用自主研发的多场耦合煤层气开采物理模拟试验系统,开展了不同地应力水平下抽采瓦斯的物理模拟试验,对抽采瓦斯过程中煤层瓦斯压力演化规律进行了探讨。结果表明:1在抽采瓦斯过程中,煤层瓦斯压力在初期降低较快后期降低缓慢,并且距钻... 利用自主研发的多场耦合煤层气开采物理模拟试验系统,开展了不同地应力水平下抽采瓦斯的物理模拟试验,对抽采瓦斯过程中煤层瓦斯压力演化规律进行了探讨。结果表明:1在抽采瓦斯过程中,煤层瓦斯压力在初期降低较快后期降低缓慢,并且距钻孔越近,瓦斯压力下降速度越快,而与距钻孔出口的距离无关;2在与抽采钻孔垂直的断面瓦斯压力场中,等压线以钻孔为中心呈现圆环形分布,在与抽采钻孔平行的纵面和层面瓦斯压力场中,等压线则以钻孔为对称轴呈现漏斗形分布,且距钻孔及钻孔出口越近瓦斯流速越大;3地应力的增加降低了煤层渗透率,阻碍了瓦斯的运移,使抽采过程中瓦斯压力的降低速度变慢,瓦斯流速减小。 展开更多
关键词 煤层 瓦斯抽采 物理模拟 瓦斯压力 地应力
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顺层钻孔布置间距对煤层瓦斯抽采效果影响的物理模拟试验研究 被引量:16
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作者 许江 宋肖徵 +3 位作者 彭守建 张超林 李奇贤 张小蕾 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第12期4581-4589,共9页
基于自主研发的多场耦合煤层气开采物理模拟试验系统,开展了不同顺层钻孔布置间距条件下的瓦斯抽采物理模拟试验,对瓦斯抽采过程中煤层瓦斯压力及抽采流量的演化规律进行了探讨。研究结果表明:煤层内不同测点的气压随着与抽采管之间距... 基于自主研发的多场耦合煤层气开采物理模拟试验系统,开展了不同顺层钻孔布置间距条件下的瓦斯抽采物理模拟试验,对瓦斯抽采过程中煤层瓦斯压力及抽采流量的演化规律进行了探讨。研究结果表明:煤层内不同测点的气压随着与抽采管之间距离的减小,下降速率加快;当受抽采叠加效应影响时,在相同距离条件下抽采管之间区域的气压下降速率大于外侧,且在抽采开始后该气压差异迅速到达峰值后呈下降趋势,而距离抽采管越近的区域,或随钻孔布置间距增加,叠加效应均减弱;在煤层垂直于钻孔的断面上,气压梯度与抽采瞬时流量存在幂函数关系,随着钻孔布置间距减小,或数量增加,同一位置的气压下降速率增大,抽采瞬时流量下降速率加快,累计流量增加,煤层渗透性系数ɑ值增大,说明煤层瓦斯抽采效率更高。研究结果可为现场合理布置抽采钻孔提供一定的理论依据。 展开更多
关键词 物理模拟 钻孔间距 瓦斯压力 抽采流量 抽采叠加效应
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煤层瓦斯抽采多物理场参数动态响应特征及其耦合规律 被引量:8
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作者 彭守建 贾立 +3 位作者 许江 陈捷仁 戴诗杰 陈月霞 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第3期1235-1243,共9页
为进一步深化煤矿瓦斯抽采过程中多物理场参数动态响应特征及其耦合作用机理的认识,运用自主研发的多场耦合瓦斯抽采物理模拟试验装置,开展了工作面前方不同应力区域瓦斯同步抽采物理模拟试验,分析了抽采过程中煤体温度场、瓦斯压力场... 为进一步深化煤矿瓦斯抽采过程中多物理场参数动态响应特征及其耦合作用机理的认识,运用自主研发的多场耦合瓦斯抽采物理模拟试验装置,开展了工作面前方不同应力区域瓦斯同步抽采物理模拟试验,分析了抽采过程中煤体温度场、瓦斯压力场和煤体变形场的实时演化特征及多物理场耦合作用机制。研究结果表明:①在同步抽采过程中,应力Ⅳ区煤体温度下降速率最快,其次为应力Ⅰ区和应力Ⅱ区,应力Ⅲ区的温度下降速度最慢,不同区域瓦斯压力衰减特征与煤体温度下降规律具有相似性。煤体变形受煤体温度和瓦斯压力的耦合作用影响,使煤体变形呈非线性增加。应力Ⅳ区煤体变形量最大,应力Ⅲ区由于受泊松效应影响,其煤体变形大于应力Ⅰ区和应力Ⅱ区。②在同步抽采过程中,各应力区域煤体变形具有阶段性变化特征,分为变形延迟阶段、变形启动阶段和变形二次递增阶段,变形延迟的实质是煤层中大量分布的微孔和小孔,对吸附态瓦斯脱附的束缚作用,加上煤基质对瓦斯的毛细凝结作用,导致瓦斯解吸滞后,从而出现煤体变形延迟现象。③各应力区域煤体变形的动态响应受到有效应力压缩效应、基质收缩效应、解吸热收缩效应和泊松效应等共同影响,泊松效应对应力Ⅲ区起主导作用,有效应力压缩效应是突破变形延迟现象的关键因素,解吸热收缩效应和基质收缩效应是煤体变形二次递增的主要原因。 展开更多
关键词 瓦斯抽采 多物理场 煤体变形 响应特征 耦合机理
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钻孔抽采及排放煤层瓦斯区域性防突效果研究 被引量:1
5
作者 丁勇 王宏图 +1 位作者 舒才 王会强 《采矿技术》 2015年第6期68-71,共4页
为了研究兴隆煤矿钻孔抽采及排放煤层瓦斯区域性防突效果,现场测量和理论计算了论证区域煤层的残存瓦斯含量和残存瓦斯压力。结果表明,现场测量与理论计算的残余煤层瓦斯压力与残余瓦斯含量值较吻合,且均小于有关规定要求的值,因此论证... 为了研究兴隆煤矿钻孔抽采及排放煤层瓦斯区域性防突效果,现场测量和理论计算了论证区域煤层的残存瓦斯含量和残存瓦斯压力。结果表明,现场测量与理论计算的残余煤层瓦斯压力与残余瓦斯含量值较吻合,且均小于有关规定要求的值,因此论证区域煤层预抽瓦斯效果达标。 展开更多
关键词 区域性防突 瓦斯含量 瓦斯压力 防突效果
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卸压区不同钻孔长度抽采条件下瓦斯运移特性试验 被引量:16
6
作者 许江 苏小鹏 +3 位作者 彭守建 刘义鑫 冯丹 刘龙荣 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第1期103-111,122,共10页
研究抽采过程中瓦斯运移特性有助于了解抽采气体来源、不同位置对抽采效果的贡献及抽采降压规律,为合理确定抽采时间、设计抽采位置和钻孔长度等提供依据。利用自主研发的多场耦合煤层气开采物理模拟试验系统,开展了卸压区不同钻孔长度... 研究抽采过程中瓦斯运移特性有助于了解抽采气体来源、不同位置对抽采效果的贡献及抽采降压规律,为合理确定抽采时间、设计抽采位置和钻孔长度等提供依据。利用自主研发的多场耦合煤层气开采物理模拟试验系统,开展了卸压区不同钻孔长度条件下瓦斯抽采的物理模拟试验,分析了抽采过程中煤层瓦斯运移相对速度和方向特征。研究结果表明:抽采前期和钻孔周围区域分别是抽采量主要贡献时期和区域,瓦斯压力梯度大,流动快。卸压区瓦斯流动相对速度最快,应力集中区使得瓦斯相对流动速度衰减加速,且对原始区的瓦斯流动形成一道屏障,使其相对流动速度趋于0。随着抽采时间的增加,瓦斯相对流动速度逐渐衰减,对于瓦斯运移方向而言,抽采一旦开始便在煤层中形成了较为固定的运移通道,但在抽采后期和钻孔深部区域,由于瓦斯压力梯度小,流动缓慢,运移方向的不稳定性增强。而随着钻孔长度增加,卸压区内瓦斯相对流动速度表现出增大的趋势,因此,适当增大卸压区钻孔长度将有利于现场瓦斯开采。 展开更多
关键词 瓦斯抽采 物理模拟 瓦斯相对流动速度 偏离角 抽采时间 钻孔长度
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急倾斜上保护层开采瓦斯越流固-气耦合模型及保护范围 被引量:21
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作者 王宏图 黄光利 +2 位作者 袁志刚 舒才 胡国忠 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第5期1377-1382,1390,共7页
开采保护层是防治煤与瓦斯突出最有效的措施之一,其关键是保护范围的合理确定。针对急倾斜多煤层上保护层开采有效保护范围的划定问题,基于煤层瓦斯越流理论,根据煤岩层变形与瓦斯渗流的固-气耦合作用,建立了瓦斯渗流场方程和煤岩体变... 开采保护层是防治煤与瓦斯突出最有效的措施之一,其关键是保护范围的合理确定。针对急倾斜多煤层上保护层开采有效保护范围的划定问题,基于煤层瓦斯越流理论,根据煤岩层变形与瓦斯渗流的固-气耦合作用,建立了瓦斯渗流场方程和煤岩体变形场方程,得到了急倾斜上保护层开采瓦斯越流固-气耦合数学模型。以南桐矿区某矿上保护层开采为实例,通过多物理场耦合系统,建立了该矿上保护层开采瓦斯越流几何模型并进行数值计算,获得了上保护层工作面开采后被保护层瓦斯压力的分布规律,确定了上保护层开采的卸压保护范围。数值计算与现场考察试验结果具有一致性,由此验证了数值计算的合理性。研究结果可以对现场保护范围的划定及卸压瓦斯抽放等提供理论指导,具有实际工程意义。 展开更多
关键词 上保护层 瓦斯越流 保护范围 固气耦合
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深部煤岩工程多功能物理模拟实验系统——煤与瓦斯突出模拟实验 被引量:19
8
作者 卢义玉 彭子烨 +2 位作者 夏彬伟 喻鹏 欧昌楠 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第S01期272-283,共12页
深部煤岩工程多功能物理模拟实验系统可开展煤与瓦斯突出、水力化煤层增透、地下工程围岩变形破坏、超临界二氧化碳压裂等煤岩体工程问题的物理模型实验。从煤与瓦斯突出角度,基于地应力、瓦斯压力、煤体性质、地质构造及开采扰动等突... 深部煤岩工程多功能物理模拟实验系统可开展煤与瓦斯突出、水力化煤层增透、地下工程围岩变形破坏、超临界二氧化碳压裂等煤岩体工程问题的物理模型实验。从煤与瓦斯突出角度,基于地应力、瓦斯压力、煤体性质、地质构造及开采扰动等突出影响因素,分析对比总结了系统在煤与瓦斯突出实验方面的功能与特色。该系统由主体装置、模型成型及就位系统、液压伺服加载控制系统、抽气注气系统、模拟开挖系统和数据采集及监测系统6部分构成,具有以下特色:(1)主体装置采用"外圆内方"的钢筒式结构,有效增大了承载系统的刚度和承载能力,荷载不外传,避免了局部应力集中的产生;(2)装置内部可容纳模型尺寸大(2060 mm×1200 mm×1200 mm),能模拟地质构造,相似程度高,边界效应小;(3)模型腔内储气空间大,气源的连续供给能力强,还原真实条件下卸压带瓦斯向突出区域运移过程;(4)环向布置20根液压拉拔器密封,确保主体装置拉杆受力均匀,装置最大密封气压高达5 MPa;(5)采用432个小油缸加载,实现了三向独立均布或非均布加载,最大加载应力10 MPa,加载过程中气压和固压互不干扰;(6)自动控制模拟开挖,还原井下掘进扰动行为,保证煤与瓦斯突出前兆信息的获取。利用该实验系统成功开展了石门揭煤诱发煤与瓦斯突出模拟实验,监测了实验过程中温度、气体压力、煤岩体应力和声发射数据的实时变化情况,为研究煤与瓦斯突出发生机理、预测方法、控制技术等方面问题提供科学的实验数据。 展开更多
关键词 煤与瓦斯突出 相似模拟 实验系统 石门揭煤
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不同气压条件下瓦斯抽采效果物理模拟试验研究 被引量:2
9
作者 许江 唐勖培 +3 位作者 张超林 彭守建 冯丹 刘龙荣 《煤炭科学技术》 CAS 北大核心 2017年第5期115-120,186,共7页
为研究煤层瓦斯抽采过程中气压演化特性以及不同初始气压对抽采的影响规律,利用自主研发的多场耦合煤层气开采物理模拟试验系统,开展了不同气压条件下瓦斯抽采的物理模拟试验研究,结果表明:抽采过程中,气压随时间呈现前期下降较快而后... 为研究煤层瓦斯抽采过程中气压演化特性以及不同初始气压对抽采的影响规律,利用自主研发的多场耦合煤层气开采物理模拟试验系统,开展了不同气压条件下瓦斯抽采的物理模拟试验研究,结果表明:抽采过程中,气压随时间呈现前期下降较快而后期下降缓慢的特点,同时气压在垂直钻孔的方向上梯度较大,在平行钻孔的方向上气压梯度较小;通过绘制气压三维曲面图发现,断面气压曲面呈以抽采钻孔为中心轴的漏斗状分布,层面或纵面气压曲面呈"V"形分布;初始气压越高,抽采过程中气压绝对下降量越大、气压下降速率越快,但是抽采过程中气压相对下降率相差不大,且抽采结束时残余气体压力相近。研究结果可为现场瓦斯抽采提供指导。 展开更多
关键词 瓦斯抽采 瓦斯压力 地应力 残余气体压力
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倾斜俯伪斜下保护层开采保护范围划定相似模拟实验研究
10
作者 赵文杰 王宏图 +1 位作者 舒才 施峰 《采矿技术》 2017年第1期34-35,38,共3页
为了研究倾斜俯伪斜下保护层开采的有效保护范围,以兴隆煤矿1601工作面为研究对象,采用相似模拟实验方法,研究了保护层顶板垮落特征,被保护层的应力和位移的分布规律以及煤层膨胀变形量,并以此为依据,确定下保护层开采的有效保护范围。... 为了研究倾斜俯伪斜下保护层开采的有效保护范围,以兴隆煤矿1601工作面为研究对象,采用相似模拟实验方法,研究了保护层顶板垮落特征,被保护层的应力和位移的分布规律以及煤层膨胀变形量,并以此为依据,确定下保护层开采的有效保护范围。该实验研究对现场下保护层开采被保护层卸压范围的划定,具有重要的工程实践意义。 展开更多
关键词 倾斜俯伪斜 下保护层 保护范围 相似模拟
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含瓦斯煤热流固耦合渗流实验研究 被引量:39
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作者 尹光志 蒋长宝 +2 位作者 许江 彭守建 李文璞 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第9期1495-1500,共6页
以晋城煤业集团赵庄矿3号煤层的无烟煤为研究对象,运用自主研发的"含瓦斯煤热流固耦合三轴伺服渗流实验装置",进行了恒定瓦斯压力和围压条件下含瓦斯煤热流固耦合全应力-应变瓦斯渗流实验。研究结果表明:随着煤样温度的升高,... 以晋城煤业集团赵庄矿3号煤层的无烟煤为研究对象,运用自主研发的"含瓦斯煤热流固耦合三轴伺服渗流实验装置",进行了恒定瓦斯压力和围压条件下含瓦斯煤热流固耦合全应力-应变瓦斯渗流实验。研究结果表明:随着煤样温度的升高,煤样的三轴抗压强度降低,承受变形的能力减小,弹性模量增大;在全应力-应变整个过程中,煤样的渗透率总体呈下降趋势;煤样渗透率小不利于采煤之前的瓦斯抽放,导致煤层深处与工作面之间的瓦斯压力梯度较大,并且高温煤样在屈服阶段的渗透率增长更快,使煤与瓦斯突出的危险性增大。煤体渗透率与应力之间的关系不是单调的随应力的增大而减小,而是要看煤体处于何种应力-应变状态。 展开更多
关键词 热-流-固耦合 全应力-应变 煤与瓦斯突出 渗透率
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煤层钻孔孔口除尘装置的设计与实验研究 被引量:30
12
作者 卢义玉 王洁 +2 位作者 蒋林艳 康勇 夏彬伟 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第10期1725-1730,共6页
针对煤矿瓦斯抽放干式钻孔施工过程中产生大量粉尘的问题,提出利用射流泵技术除尘的新思路,即运用有压水流从喷嘴以一定速度喷出引起负压场卷吸煤尘进入除尘器,并与水流混合后排出,进而达到除尘效果。为使除尘效果最优,研究了孔口除尘... 针对煤矿瓦斯抽放干式钻孔施工过程中产生大量粉尘的问题,提出利用射流泵技术除尘的新思路,即运用有压水流从喷嘴以一定速度喷出引起负压场卷吸煤尘进入除尘器,并与水流混合后排出,进而达到除尘效果。为使除尘效果最优,研究了孔口除尘器的结构组成和工作原理,并设计了水射流除尘器的结构和尺寸;运用均匀设计法对影响水射流除尘器吸气量的相关参数进行研究,实验优化了水射流除尘器的运行参数和结构参数。通过模拟煤矿瓦斯抽放钻孔施工现场打钻情况对孔口除尘装置的除尘效率进行实验,结果表明,孔口除尘装置除尘效率达到95%以上,能够显著降低煤矿干式钻孔过程中产生的粉尘污染。 展开更多
关键词 干式钻孔 孔口除尘装置 均匀设计 参数优化
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复杂条件下急倾斜综采工作面支架适应性分析 被引量:22
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作者 曹树刚 徐健 +2 位作者 雷才国 彭勇 刘华林 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第10期1599-1603,共5页
根据四川省某煤矿急倾斜煤层综合机械化工作面试验条件,结合工作面支架的支护阻力观测结果,探讨了自移式液压支架对煤层松软、底板存在软分层和工作面中部存在斜交断层等复杂因素影响的适应性。结果表明,在复杂因素影响下,试验工作面的... 根据四川省某煤矿急倾斜煤层综合机械化工作面试验条件,结合工作面支架的支护阻力观测结果,探讨了自移式液压支架对煤层松软、底板存在软分层和工作面中部存在斜交断层等复杂因素影响的适应性。结果表明,在复杂因素影响下,试验工作面的周期来压平均间隔11d,来压持续平均3.1d,来压步距平均19.7m,平均增载系数为1.21;试验期间,支架承受顶板的静荷载作用明显,导致工作面中部支架总体的平均阻力比工作面上部大,工作面下部最小;试验采用的ZJ3600/15/36型四柱支撑掩护式支架的力学结构能够满足对工作面顶板控制的需求,但支护强度偏低,应给予提高。 展开更多
关键词 急倾斜煤层 综采工作面 支架适应性 矿山压力显现
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穿层钻孔水力压裂数值模拟及工程应用 被引量:28
14
作者 袁志刚 王宏图 +2 位作者 胡国忠 范晓刚 刘年平 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第S1期109-114,共6页
基于煤岩体变形模型、裂缝面内流体压降模型和裂缝扩展模型及扩展准则,建立了煤岩体钻孔水力压裂数学模型,并使用ANSYS的APDL语言编程实现了该数学模型的数值求解。穿层钻孔水力压裂数值模拟结果表明:随注入压力的增大,水力压裂缝长线... 基于煤岩体变形模型、裂缝面内流体压降模型和裂缝扩展模型及扩展准则,建立了煤岩体钻孔水力压裂数学模型,并使用ANSYS的APDL语言编程实现了该数学模型的数值求解。穿层钻孔水力压裂数值模拟结果表明:随注入压力的增大,水力压裂缝长线性增大,最大缝宽近似指数函数形式递增,压裂后期的造缝宽能力略大于造缝长能力;随压裂液黏度的增大,最大缝宽增大,缝长近似指数函数形式递减,压裂液黏度增大到一定程度后对缝长和缝宽的影响作用减弱。穿层钻孔水力压裂数值模拟结果与现场试验结果具有很好的一致性,验证了该数学模型及数值解法的正确性和适用性。 展开更多
关键词 穿层钻孔 水力压裂 数值模拟 裂缝扩展
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含瓦斯煤多级式卸围压变形破坏及渗透率演化规律实验 被引量:37
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作者 蒋长宝 黄滚 黄启翔 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第12期2039-2042,共4页
以重庆松藻煤电有限责任公司的典型煤与瓦斯突出矿井——打通一矿7号煤层为研究对象,利用自行研制的"含瓦斯煤热流固耦合三轴伺服渗流试验装置",进行了不同初始围压和不同瓦斯压力组合条件下,含瓦斯煤多级式卸围压变形破坏及... 以重庆松藻煤电有限责任公司的典型煤与瓦斯突出矿井——打通一矿7号煤层为研究对象,利用自行研制的"含瓦斯煤热流固耦合三轴伺服渗流试验装置",进行了不同初始围压和不同瓦斯压力组合条件下,含瓦斯煤多级式卸围压变形破坏及渗透率演化规律实验研究。研究结果表明:开始卸围压后,煤岩并不是立即被破坏失稳,而是维持在σ1u一段时间,经历n级卸围压作用后才会失稳;在煤样失稳前,每一级卸围压过程中煤样的变形和渗透率变化速度都是不一样的,均呈加速增大的趋势;在每一级围压恒定阶段,随着围压的降低,煤岩的蠕变速度和渗透率也均是加速增大的;卸围压阶段比围压恒定阶段变形和渗透率增大速度快得多;无论是卸围压过程还是恒定围压阶段,围压降低引起的横向变形的变化速度均大于轴向变形的变化速度。 展开更多
关键词 瓦斯 卸围压 渗透率 蠕变
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水-瓦斯-煤三相耦合作用下煤岩强度特性及实验研究 被引量:8
16
作者 周哲 卢义玉 +2 位作者 葛兆龙 杨枫 张欣玮 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第12期2418-2424,共7页
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... 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。 展开更多
关键词 煤岩 含水率 瓦斯 有效应力 强度特性
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不同层间压差条件下叠置含气系统的定产合采试验研究 被引量:9
17
作者 许江 李奇贤 +1 位作者 彭守建 韩恩德 《煤炭科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2020年第1期46-53,共8页
为了研究滇东-黔西地区的多层叠置含气系统煤层气合采的产气特征,以4层合采方式为研究背景,利用大型多场耦合煤层气开采物理模拟试验系统展开3组不同层间压差条件下的定产煤层气合采物理模拟试验,研究了4个煤层在煤层气合采过程中的储... 为了研究滇东-黔西地区的多层叠置含气系统煤层气合采的产气特征,以4层合采方式为研究背景,利用大型多场耦合煤层气开采物理模拟试验系统展开3组不同层间压差条件下的定产煤层气合采物理模拟试验,研究了4个煤层在煤层气合采过程中的储层压力、瞬时产量、产能贡献率等参数动态演化规律。研究结果表明:在合采过程中,1号煤层的储层压力在11.5 min上升至1.1 MPa,出现明显的压力上升,这是由于煤层之间的储层压力差过大会形成层间干扰现象,使低气压煤层的储层压力上升,但该现象主要发生在合采初期,并随着合采时间的延长而减弱;在11.25 L/min的定产生产条件下,1-4号煤层的初始瞬时产量分别为-23.4、-1.6、9.3、18.3 L/min,因此当单层产气能力高于定产值时,高气压煤层的部分产气量通过井筒汇入低气压煤层,形成倒灌现象,且层间压差越大,倒灌的气量越大;在0.2、0.3和0.5 MPa的3种层间压差条件下,1号煤层在第10 min的产气贡献率分别为-3.2%、-10.4%、-16.9%,所以在合采初期,层间压差越大,对低气压煤层的产气的抑制作用越大;在稳产期内,不同储层压力的煤层产气呈现为一种"动态平衡"的产气特征,即当相对高气压煤层的产气能力不足时,相对低气压煤层的产气能力开始增加,从而维持稳定产气。 展开更多
关键词 多层叠置含气系统 煤层气 多层合采 层间干扰
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叠置含气系统煤层气开采物理模拟试验方法研究 被引量:9
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作者 许江 李奇贤 +3 位作者 彭守建 闫发志 张超林 韩恩德 《煤炭科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2021年第1期225-233,共9页
为了研究滇东-黔西地区的多层叠置含气系统煤层气开采过程中储层参数和产量的时空动态演化特征,在多层叠置含气系统的特殊煤层气成藏模式和已有试验设备的基础上,对煤层气开采系统进行了改造和升级,煤层气开采系统由开采管、开采管路和... 为了研究滇东-黔西地区的多层叠置含气系统煤层气开采过程中储层参数和产量的时空动态演化特征,在多层叠置含气系统的特殊煤层气成藏模式和已有试验设备的基础上,对煤层气开采系统进行了改造和升级,煤层气开采系统由开采管、开采管路和气水分离器以及其他附件组成。建立一套集合材料选取、试件制备和煤层气开采的煤层气开采物理模拟试验方法,最后对试验系统和方法的优势、今后改进方向和适用条件进行了汇总。为了对开采物理模拟试验方法进行效果验证,以直井为例开展了叠置含气系统煤层气开采试验,研究了4个煤层在煤层气开采过程中的瓦斯压力、煤层温度、煤层变形、产量等参数动态演化规律。结果表明:瓦斯压力以井筒为中心近似呈现椭圆状,越靠近井筒区域瓦斯压力越小,反之越大,气体运移速度由近井段向远井段逐渐降低;煤层温度下降量在煤层内以井筒中轴线为起点呈圆弧状向边界递减,越靠近井筒区域温度下降量越大,反之越小;1—4号煤层在第360分钟的最终体积应变分别为0.000 67、0.001 09、0.001 17、0.001 54,初始瓦斯压力越大的煤层,其最终的变形量也越大,且初始瓦斯压力越小的煤层,体积应变增长速率变缓的时刻越早;瞬时产量曲线呈现在开采初期迅速达到峰值并急剧下降的单峰曲线类型。研究结果验证了叠置含气煤层气开采物理模拟试验方法的可靠性,能够为现场煤层气开采提供参考。 展开更多
关键词 多层叠置含气系统 煤层气 型煤 储层参数
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定产定压条件下叠置含气系统煤层气合采试验研究 被引量:4
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作者 许江 李奇贤 +3 位作者 彭守建 韩恩德 周斌 高晓明 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第8期2510-2523,共14页
为了研究多压力系统合采生产特征,以叠置含气系统这一特殊气藏模式为工程背景,利用自主研发的多场耦合叠置含气系统煤层气开采物理模拟试验系统开展了常规合采、定压合采和定产合采3种模式的物理模拟试验研究,探讨了不同合采模式下叠置... 为了研究多压力系统合采生产特征,以叠置含气系统这一特殊气藏模式为工程背景,利用自主研发的多场耦合叠置含气系统煤层气开采物理模拟试验系统开展了常规合采、定压合采和定产合采3种模式的物理模拟试验研究,探讨了不同合采模式下叠置含气系统煤层气开采产气特征及其流体流动规律,阐述了多压力系统煤层气合采过程中的流体扰动效应机制。结果表明:①对井筒出口施加限定条件,较低初始能量煤储层易遭受压力扰动,导致近井地带出现压力上升的现象,但该压力扰动主要存在合采初期阶段,而后逐渐消弱;②压力扰动会改变煤储层内势能的空间分布形态,尤其是初始流体能量较低的煤储层,即在近井地带形成一个高势带,导致煤储层内流体在高势带的影响下而改变其原有的流动特征;③定压合采会致使压力存在差异的各个煤储层与井筒之间形成一种“动态压力平衡”关系,在压力势能的作用下,来自高初始流体能量煤储层的流体向低初始流体能量煤储层流动,而定产合采将整个合采过程划分为稳产期和衰减期,在稳产期内,各煤储层的产气能力在井口定产的作用下重新分配,形成一种“动态分配”产气模式,即当流体能量高的煤储层产气能力超越定产值时,部分来自初始流体能量高煤储层的流体向初始流体能量低煤储层反向注入,加剧合采流体扰动效应。 展开更多
关键词 煤层气 叠置含气系统 产气特征 流体扰动效应 合采模式
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坚硬顶板运动对特厚煤层工作面瓦斯涌出的影响研究
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作者 卢义玉 夏彬伟 郭世杰 《同煤科技》 2016年第3期1-5,53,共5页
针对顶板运动瓦斯异常涌出的问题,基于空气动力学原理及牛顿第二定律,分析瓦斯涌出与顶板载荷、采空区高度、顶板面积等影响因素的关系,建立了顶板垮落—瓦斯涌出的耦合模型,借助COMSOL多物理场耦合软件,以大同塔山煤矿二盘区8214工作... 针对顶板运动瓦斯异常涌出的问题,基于空气动力学原理及牛顿第二定律,分析瓦斯涌出与顶板载荷、采空区高度、顶板面积等影响因素的关系,建立了顶板垮落—瓦斯涌出的耦合模型,借助COMSOL多物理场耦合软件,以大同塔山煤矿二盘区8214工作面为例,根据其顶板垮落特征分析了上覆顶板分层垮断下的采空区瓦斯涌出规律,并通过现场监测数据进行了对比分析。研究表明:顶板垮断时,采空区瓦斯大部分将涌入工作面上隅角和高抽巷,其瓦斯浓度呈现短时间内急剧增大后减小的变化,且涌出量的大小与顶板载荷、采空区高度、顶板面积等有着直接关系;顶板垮落时上层比下层造成更大量的瓦斯涌出,且上隅角瓦斯浓度变化尤为明显。 展开更多
关键词 特厚煤层 坚硬顶板 顶板垮落 工作面来压 瓦斯涌出
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