资源描述：
《孔隙压力对煤岩基质解吸变形影响的试验研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、孔隙压力对煤岩基质解吸变形影响的试验研究岩土力学..第卷第期.年月??文章编号?孔隙压力对煤岩基质解吸变形影响的试验研究吕祥锋,潘一山,刘建军,唐巨鹏,狄军贞.辽宁工程技术大学力学与工程学院,辽宁阜新;.西南石油大学十木程与建筑学院,成都;.辽宁工程技术大学建筑与一程学院,辽宁阜新摘要:煤层气开采过程中,伴随着煤层气不断地吸附、解吸和渗流,煤体产牛变形,极易导致煤和瓦斯突出事故。以晋城天地王坡煤矿为例,通过实验事内试验,模拟煤层气在复杂地层漫长的形成和逐渐开采过程,得到了孔隙压力与解吸量、应变的变化关系,并拟合得出其相
2、心关系表达式,揭示了一些新的规律:初期解吸速度较快,解吸餐随时间的增长而不断增加,后期解吸速度减缓,解吸量逐渐趋稳定;孔隙压力与解吸量、戍变呈现抛物线曲线关系,随孔隙压力的升高,吸附和膨胀变形占主导,其值均在增大;存在最小孔隙魅力值,随孔隙压力的增大,解吸时间增长,孔隙斥力越小,吸附解吸规律越不明显,对于晋城天地乇坡煤矿群煤样,该值在.左右;不同加载方式对解吸量和变形量影响较大,先部分加载吸附后全部载荷解吸结果同比加全部载荷吸附解吸结果高%~%。试验结果可为煤层气抽放安全和煤与瓦斯突出防治提供理论依据。关键词:煤层气;
3、解吸;变形;孔隙压力;文献标识码:中图分类号:.,..,,?,..;.,;.,:,,.,,..,.;.,.;,.;;...,.%一%.;.?:;;;随着瓦斯气体的解吸、扩散和运移以及煤岩体变引言形,煤和瓦斯突出事故常有发生,给人民财产和生煤体的形成是一个复杂而漫长的地质过程,在命安全带来极大的危害。目前,国内外学者对应力煤体形成过程中大量的气体生成,这种气体以甲烷作用下煤岩的渗透性能及瓦斯对煤体力学性质等方为主,俗称为瓦斯或煤层气【卜。煤的开采过程伴等【和面进行了很多理论和试验研究,收稿期:.基金项目:国家然科学基金面
4、上项目.;国家自然科学基金青年项目.国家重点基础研究发展规划计划项目.:辽‘。省教育厅高等学校科技计划项目.。第一作者简介:吕样锋,男,年生,博七研究生,从事煤层气开采理论及实验研究。万方数据瓮岩土力学等研究了有效应力与煤体渗透率的吸并未达到真正意义的饱和。用排水法测量解吸气影响关系;蒋承林等在孔隙瓦斯压力与煤岩吸体体积作为煤样吸附气体量,同时记录相应应变值。附.解吸变形规律方面做了许多研究工作;赵阳升、试验原理和试验装置实物图分别如图、所示。胡耀割引、刘贞堂【、章梦涛、潘一山和梁冰等【在瓦斯压力与煤的力学性质方面做了
5、大量的试验研瓶究。但是,在孔隙压力与煤岩吸附.解吸变形规律研究方面,机制还不清晰,规律不太明确,相关方面的报道也不多见,而煤层气的吸附.解吸、扩散及渗流,伴随着煤采出的整个过程。随着煤体的不断开采,煤体和孔隙结构发生了很大变化,直接影响着煤体变形及煤层气的运移,因此,研究煤层气圈煤岩基质解吸变形试验原理示意图运移机制,进而寻求孔隙压力变化与煤岩基质变形.之间的关系,从而为煤田安全生产及煤层气的合理抽采提供基本理论依据。试验试验煤样采自山西晋城天地王坡煤矿,采出煤××层距离地面约。煤样尺寸为。试验时,先用%的酒精清洗干净
6、后贴应变片,然后把煤样放置于三轴压力室的压头上,将热缩管均匀受热后,使得热缩管与煤样紧密包裹。圈煤岩基质解吸变形试验装置实物图试验煤样见图。.结果及分析对不同注气压力及不同加载方式下煤岩基质解吸变形的试验研究,得到试验部分数据见表。加载方式:试验中,对试验煤样施加初始煤层压力吸附解吸,得到解吸过程的变形规律。加载方式:试验过程中,先对试验煤样施加部分压力吸附,其中,围压大于注气压力,在全压条件下进行解吸。表试验参数及部分结果数据麓韶攀?//嚣臻./.燃态图试验煤样喀试验在恒压条件进行,环境温度为室温,注气与层理方向平行
7、。试验过程中改变注气压力及加载方式【模拟煤层气在复杂地质结构中漫长的形成及卸压开采过程。由于煤层气主要成份为甲烷,因此,选择注入甲烷气体。先注气高纯甲烷,含量,稳定后解吸,此大于等于.%吸附时,对于煤层气的吸附解吸漫长过程来讲,吸附解万方数据第期吕祥锋等:孔隙压力对煤岩基质解吸变形影响的试验研究规律具有一致性。由于吸附解吸是可逆的过程,因.解吸量与解吸时间关系、围压.试验结果表明,加载至轴压.此,煤层气卸压开采中,解吸占主导,煤岩将发生、孔隙压力分别为.、.、.时,注气以收缩为主导的变形。试验结果数据中,应变为负吸附解
8、吸各,解吸量随着时间的增长而不断增号表示煤岩基质为收缩变形。大图,最终解吸量随时间增长趋于稳定状态。且孔隙压力越大,吸附煤层气量越多,表现出吸附占主导。通过改变不同的加载方式模拟实际地层及煤体的复杂形成和煤层气逐渐开采的过程,也说明了煤层气的开采过程存在着有效应力、基质收缩及滑脱效应各占主导的阶段。图不同加载方式解吸量与时间关系.
