工作面采动影响下煤层渗透特性变化规律研究

为获得高瓦斯煤层开采过程中渗透性的变化规律,采用理论分析、数值模拟和现场试验相结合的方法对煤层的渗透性进行了深入研究,并基于孔隙率的计算方法和KozenyCarman方程,建立煤层渗透率的动态变化模型,结合数值模拟和现场实测系统分析了工作面含瓦斯煤层渗透性的变化规律。研究表明:煤层开采过程中,在支承压力作用下煤体的渗透性与力学状态密切相关,煤层钻孔瓦斯流量与渗透率的变化规律一致;煤壁前方相同距离处,回风巷侧煤层裂隙发育程度大于运输巷侧,导致回风巷侧煤层渗透性和瓦斯流量大于运输巷侧;工作面附近煤层裂隙发育、渗透性好,对该区域煤层采取针对性的瓦斯治理措施,可有效降低工作面瓦斯浓度,为工作面安全高效开采提供保障。

基于体积应变含瓦斯煤体渗透特性研究

为获得含瓦斯煤体渗透特性的采动响应特征,应用理论分析、数值模拟和现场试验相结合的方法对含瓦斯煤体渗透率的采动响应机制进行了研究。依据孔隙率的定义,以KozenyCarman方程为桥梁,建立了基于体积应变的含瓦斯煤体渗透率的采动响应模型。基于渗透率采动响应模型,采用COMSOL Multiphysics模拟了煤层开采过程中渗透率的变化规律,并在现场开展了渗透率的采动响应研究。结果表明:采动是影响煤体渗透率的主要因素,煤体体积应变、渗透率和瓦斯流量在采动过程中具有基本一致的变化规律,随着工作面的临近,煤体膨胀变形、渗透率逐渐增大,在靠近工作面处达到最大值;距工作面相同位置处,回风巷侧煤体的瓦斯流量大于运输巷侧,越靠近工作面煤体的渗透性越大。