煤层渗透性变化影响因素分析.pdf

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1、第2O卷第6期中国矿业V01．20．NO．62011年6月CHINAMlNINGMAGAZINEJun．2011煤层渗透性变化影响因素分析李祥春，聂百胜，王龙康，戴林超。(1．中国矿业大学(北京)资源与安全工程学院，北京100083；2．中国矿业大学煤炭资源与安全开采国家重点实验室，北京100083)摘要：研究了应力、克林肯伯格效应、煤基质收缩效应对煤层渗透性的影响。研究表明，随着煤层瓦斯的解吸，孔隙压力的降低，煤基质发生收缩，吸附膨胀变形减小，渗透率将增大；体积应力的增加，在孔隙瓦斯压力保持不变的情况下，有效应力将增加，煤层瓦斯的渗透率

2、随之减小；由于克林肯伯格效应的存在，从而增加瓦斯气体的流速，使得煤层的渗透性有所改善。对各影响因素的研究，对于防治矿井瓦斯灾害、合理利用煤层气资源具有重要意义。关键词：煤层；渗透性；收缩效应；克林肯伯格效应；应力中圈分类号：TD823．21。。2文献标识码：A文章编号：1004—4051(2011)06—0112一O4TheaffectingfactorsofpermeabilityevolvementofcoalseamLIXiangchun，NIEBai—sheng一，WANGLong—kang～，DAILin-chao’(1．Sch

3、oolofResourceandSafetyEngineering，ChinaUniversityofMiningandTechnology(Beijing)，Beijing100083，China；2．StateKeyLabofCoalResourcesandSafeMining，ChinaUniversityofMiningandTechnology，Beijing100083，China)Abstract：Theinfluenceofstress，KlinkenbergeffectsandshrinkageeffectstOcoal

4、seampermeabilityareanalyzed．Theresearchresultsshowthatasgasincoalseamdesorbsandgasstressdecreases，coalma—trixshrinksSOastomakeadsorptionswellingdeformationsmallerandincreasethepermeabilityofcoalseam．Whenstressincreasesandgaspressureisnotchangedcoalseampermeabilitydecrease

5、s．BecauseoftheexistenceofKlinkenbergeffectsgasflowspeedandcoalseampermeabilityincrease．TheresearcheshaveimportantsignificancetOpreventgasdisasteranddevelopgasresourceinmine．Keywords：coalseam；permeability；shrinkageeffects；Klinkenbergeffects；stress煤层渗透性是研究瓦斯在煤层中运移的基本1吸附性参数[

6、1]。煤矿开采中的各种瓦斯动力现象，如煤煤是一种天然吸附剂，具有很强的吸附能力。与瓦斯突出、涌出等均与煤层的渗透性有关。煤煤的吸附性是由于煤结构中的不均匀分布和分子层渗透性除受其自身原始裂隙发育程度和埋深的作用力的不同，这种吸附性的大小主要取决于以影响外，在采动和煤层气开采过程中，有效应力、下三个方面的因素，即：煤结构、煤的有机组成煤基质收缩效应和克林肯伯格效应都将对煤层的和煤的变质程度；被吸附物质的性质；煤体吸附渗透性产生影响。目前，人们对影响煤层渗透性所处的环境条件。由于不同气体在煤表面的吸附变化的因素做了许多研究工作，取得了丰硕的成

7、热不同，所以煤对不同气体的吸附量大小是不同果。本文在前人的研究基础上，研究了应力、克的。大量研究表明煤吸附瓦斯将产生吸附膨胀变林肯伯格效应、煤基质收缩效应对煤层渗透性的形，瓦斯解吸会使煤基质收缩。而煤吸附不同的影响。气体产生的吸附变形也不一样在煤炭生产过程中，由于采掘工程进入煤层，破坏了煤层中局部范围收稿日期：2011～01—12原有的应力场平衡和原始瓦斯压力场平衡，形成基金项目：国家重点基础研究发展计划(2005CB221502)；中国矿了采掘空间周围煤体的应力重新分布和瓦斯渗流，业大学(北京)基本科研业务费专项基金(2OO9QZO9)

8、当瓦斯压力降到临界解吸压力以下时，瓦斯便开作者简介：李祥春(1979一)，博士，主要从事煤层瓦斯吸附渗流理论方面的研究始解吸，随着孔隙压力降低，瓦斯解吸量增加，第6期李祥春，等：煤层渗透性变化