煤层气渗流模型发展现状及其趋势.pdf

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1、第17卷第1O期中国矿业V01．17。No．102008年1O月CHlNAMININGMAGAZINEOctober2008煤层气渗流模型发展现状及其趋势谢晓佳，张瑜，易俊(1．重庆大学资源及环境科学学院，重庆400044；2．重庆科技学院，重庆400O42)摘要：对国内外学者(主要是国内学者)在煤层气线性渗流模型、非线性渗流模型、地球物场效应的渗流模型、多煤层系统越流模型、声场作用下的流固耦合模型等5个方面作一综述，阐述了煤层气渗流模型发展现状及其发展趋势。关键词：煤层气；渗流模型；越流；声场；现状中图分类号：P968文献标识码：A文章编号：1O04—4051(

2、2008)10—0079—03DevelopmentstatusquoandtrendsofmethaneseepagemodelXIEXiao-jia，ZHANGYu，YIJun2(1．SciencecollegeofResourceandEnvironment，ChongqingUniversity，Chongqing400O44，China；2．ChongqingUniversityofScience＆Technology，Chongqing400042，China)Abstract：Summarizedthefiveaspectsofmethaneseep

3、agemodelsbythedomesticandforeignscholars(mainlydomesticscholars)，containedofmethaneseepagelinearmodel，non-linearflowmodel，earthfieldeffectseepagemodel，gasleakagemodelofmultilayercoalsystemandliquid—soliddynamiccouplingmodelundersoundfield，expatiatedthedevelopmentstatusquoandtrendsofme

4、thaneseepagemode1．Keywords：methane；seepagemodel；gasleakage；soundfield；statusquo煤层气，原称煤层瓦斯，是含煤岩系中有机质的流固耦合模型等5个方面作一综述，阐述煤层气在成煤过程中生成的以CH为主混有一些有害毒渗流模型发展现状及其发展趋势。物的多组分气体。我国煤层气在埋深2000m以浅，1煤层气线性渗流模型储量约为31．46万亿m。。其发热量可达到每立方近年来，我国科技界为探索煤与瓦斯突出的机米8000千卡以上，与常规天然气大致相当。它的理，从力学角度出发，应用达西渗流运动方程描述开发利用，

5、既可弥补常规天然气的不足，又可有效突出过程中的瓦斯流动，指出煤的破碎起动与瓦斯地减低强温室效应和煤矿瓦斯灾害。我国煤层普遍渗流的耦合是煤与瓦斯突出的内在因素-1]，为阐明属于低渗透煤层，因此了解低渗透率条件下的煤层煤与瓦斯突出机理作出了有益的贡献。气渗流数学模型发展现状及其趋势，对于煤层气渗瓦斯扩散模型。扩散模型认为，达西定律并不流的理论研究和开发利用甲烷、减少煤矿瓦斯事故能完全反映煤层气瓦斯运移规律，煤屑内瓦斯运动都具有重大意义。基本符合线性扩散定律——菲克定律(Fick’S煤层气渗流力学是专门研究煤层气在煤层这个law)：当煤层气流经直径小于气体分子的孔隙时，

6、多孔介质内运动规律的科学，也称之为煤层瓦斯流气体分子在孔隙中不能自由运动时，甲烷的质量流动理论。煤层气渗流力学自创立至今，深受采矿界与甲烷浓度梯度成正比。对瓦斯扩散理论的研究在和力学界的关注，尤其从8O年代以来发展更加迅欧美国家进行较多，而我国在这方面的研究较少，速。本文将对国内外学者(主要是国内学者)在煤文献[2]的工作正是我国在这方面的代表作。他层气线性渗流模型、非线性渗流模型、地球物场效们认为：把瓦斯从煤屑中的涌出过程看作是气体在应的渗流模型、多煤层系统越流模型、声场作用下多孔介质中的扩散，其涌出规律符合Fick线性扩散定律，并以此对煤屑瓦斯扩散规律进行了深

7、入的收稿日期：2008—07—07理论探讨和实测分析研究。作者简介：谢晓佳(1955一)，男，重庆人，重庆大学副研究员，博士。随着煤层气渗流规律研究的深入，国内外许多80中国矿业第17卷学者都赞同煤层气渗透一扩散的理论。1986年以煤样透气率与等围压或孔隙压之间的变化关系，含来，国内一些学者作了研究工作，以瓦斯地质的新气煤的力学性质以及含气煤的流变特性等进行了研观点来认识煤层内煤层气运移的机理，明确指出：究。重庆大学鲜学福院士及其博士等开创性地进行煤层内煤层气流动，实质上是可压缩性流体在各向了地球物理场效应的煤层气流动理论的系列研究：异性且非均质的孔隙一裂隙双重介

8、质中的扩散