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瓦斯压力对含水合物煤体渗透率及滑脱效应影响研究
Experimental study on influence of gas pressure on permeability and slippage effect of gas hydrate bearing coal

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张保勇 1   赵国建 1   高霞 2 *   吴强 1   张旭辉 3  
文摘 为研究瓦斯压力对含水合物煤体渗透特性以及滑脱效应影响规律,借助应力-渗流-化学耦合作用含瓦斯水合物煤体三轴试验装置,分别测量不同饱和度、粒径以及瓦斯压力条件下含瓦斯水合物煤体渗透率;在此基础上,结合二次渗透率修正方程量化水合物饱和度与滑脱效应相互间的关系,并进一步定量评价滑脱效应对含瓦斯水合物煤体渗透率的影响程度。研究结果发现:(1)含瓦斯水合物煤体渗透率随瓦斯压力增加呈指数函数降低,下降幅度为14.6%~66.4%,渗透率变化可以分为加速减小变化阶段和平稳变化阶段2种阶段。(2)采用基于渗透率变化率B_p与瓦斯压力敏感系数C_p评价含瓦斯水合物煤体渗透率对瓦斯压力的敏感程度;瓦斯压力小于1.50或1.625 MPa时,渗透率变化率B_p随瓦斯压力增大而快速增大;瓦斯压力敏感系数C_p随瓦斯压力增大而快速减小,瓦斯压力敏感程度强。(3)水合物饱和度对滑脱效应有着重要影响,随水合物饱和度增加,滑脱因子呈减小趋势。(4)滑脱效应对含瓦斯水合物煤体渗透率的影响率为30.1%~98.2%,滑脱效应影响率随瓦斯压力增加呈指数函数降低。本试验可为瓦斯水合固化防突技术应用提供数据支撑。
其他语种文摘 To evaluate impacts of gas pressure on permeability and slippage effect of gas hydrate bearing coal,the permeability was measured for gas hydrate bearing coal under different gas hydrate saturations,particle sizes and gas pressures,by using triaxial testing machine for coupling action of stress,seepage and chemical effect.Then,the relationship between the gas hydrate saturation and the slippage effect was quantified by combining with the secondary permeability correction equation.Furthermore,the slippage effect was quantitatively evaluated on the permeability.The results show that:(1) The permeability of gas hydrate bearing coal exponentially decreases with the increase of the gas pressure with a reduction between 14.6% and 66.4%,and the permeability variation can be divided into two stages,including accelerated decrease stage and stable variation stage.(2) The permeability change rate B_p and the gas pressure sensitivity coefficient C_p are introduced to evaluate the sensitivity of the permeability of gas hydrate bearing coal to the gas pressure.The permeability change rate B_p and the gas pressure sensitivity coefficient C_p respectively increase and decrease rapidly with the increase of the gas pressure,if the gas pressure is less than 1.50 or 1.625 MPa,indicating that the sensitivity of the gas pressure is significant.(3) The hydrate saturation has significant influence on the slippage effect and the slippage factor decreases with the increase of the hydrate saturation.(4) The influence rate of the slippage effect on the permeability of the gas hydrate bearing coal ranges from 30.1% to 98.2%,and the influence rate of the slippage effect exponentially decreases with the increase of the gas pressure.The results can provide experimental reference for hydrate method application in coal and gas outburst prevention.
来源 岩石力学与工程学报 ,2023,42(11):2655-2667 【核心库】
DOI 10.13722/j.cnki.jrme.2023.0011
关键词 采矿工程 ; 煤与瓦斯突出 ; 含瓦斯水合物煤体 ; 渗透率 ; 瓦斯压力 ; 滑脱效应
地址

1. 黑龙江科技大学安全工程学院, 黑龙江, 哈尔滨, 150022  

2. 黑龙江科技大学建筑工程学院, 黑龙江, 哈尔滨, 150022  

3. 中国科学院力学研究所, 北京, 100190

语种 中文
文献类型 研究性论文
ISSN 1000-6915
学科 矿业工程
基金 国家自然科学基金面上项目 ;  国家自然科学基金联合基金项目
文献收藏号 CSCD:7593812

参考文献 共 61 共4页

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引证文献 1 篇

1 吴强 煤体中瓦斯水合固化的力学作用研究进展 煤炭学报,2024,49(2):720-738
CSCD被引 0 次

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