煤层瓦斯抽采多物理场参数动态响应特征及其耦合规律
作者:彭守建; 贾立; 许江; 陈捷仁; 戴诗杰; 陈月霞
更新时间:
为了进一步加深对煤矿瓦斯抽采进程中多个物理场参数的动态响应特性和耦合机理的理解,采用自行研制的多场耦合瓦斯抽放物理模拟试验装置,对工作前不同应力区的瓦斯同步抽放进行物理模拟试验,煤体温度场、瓦斯压力场和煤体变形场的实时演化特征以及多种物理场的耦合机理。结果表明:(1)同步开采过程中,应力区煤温下降最快,其次是应力区和应力区。应力区的温度下降最慢。瓦斯压力在不同地区的衰减特征与煤温下降规律相似。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长。应力区煤体变形最大。由于泊松效应的影响,应力区的煤体变形大于应力区和应力区。(2) 在同步开采过程中,各应力区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增量阶段。变形延迟的实质是分布在煤层中的大量微孔和孔隙对吸附气体解吸的结合作用,再加上煤基质对气体的毛细冷凝,导致气体解吸滞后,导致煤变形延迟。(3) 各应力区煤体变形的动力响应受有效应力压缩效应脉、基质收缩效应、解吸热收缩效应和泊松效应的影响。泊松效应在应力区起主导作用。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变形二次增加的主要原因。