不同产状裂隙煤样三轴承压下非Darcy渗流特性
张天军1
庞明坤1
彭文清1
陈佳伟1
潘红宇2
1.西安科技大学理学院,陕西西安,7100542.西安科技大学安全科学与工程学院,陕西西安,710054
摘要：裂隙产状是影响瓦斯抽采钻孔孔周煤体渗流状态的重要因素之一.为探究裂隙的不同产状对煤体渗流特性的影响,分别制作了含有1,2,3条裂隙共5种产状的煤样;利用自主设计的三轴渗流试验系统,采用稳态渗透法对煤样进行渗流试验研究,得到了三轴应力下裂隙煤体的渗流雷诺数、渗透率和Forchheimer数变化趋势,并分析了裂隙煤体非Darcy渗流的演化规律.结果 表明:①渗流试验过程中,42％的渗流雷诺数分布在10～100,且渗流趋势符合非线性渗流特点;说明随着裂隙面面积的增大,流动过程中黏滞阻力和惯性力对流速的影响越来越大,其发生非Darcy渗流的可能性就越高;②通过分析裂隙煤体受力状况,得到裂隙煤样渗透率后随着有效应力σ的增加呈下降趋势,且符合k=aσ--b关系;说明随着应力水平的增加,煤样内部部分裂隙发生闭合、渗流通道数目和宽度的减少,最终导致渗透率急剧降低;③通过计算各个阶段的Forchheimer数Fo,得到Fo与渗流速度v符合二次曲线规律增长,且随着Fo的增加非Darcy渗流效应也越来越显著,说明裂隙煤样渗透性的增强是导致发生高速非Darcy渗流的根本原因.结合以上结论,可在煤层瓦斯预抽工作中,依据钻孔孔周煤体瓦斯流动规律准确确定抽采钻孔影响范围,从而为钻孔布孔方式的设计提供重要的理论依据.
关键词：贯穿裂隙产状非Darcy流三轴承压渗流特性瓦斯抽采
分类号：TQ531(煤化学及煤的加工利用)
资助基金：国家自然科学基金(51774234)国家自然科学基金(51474172)国家自然科学基金(51874234)
论文发表日期：2019-01-01
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：8( 246-253 )
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