考虑煤体孔-裂隙介尺度特征的水相渗流演化模型研究

研究煤体孔裂隙结构介尺度特征下的水相渗流特性对探究煤体孔裂隙结构的跨尺度渗流具有重要意义,为研究煤体孔隙、裂隙双重结构介尺度特征下的水相渗流规律,利用表征体单元的概念界定出水在煤体孔裂隙结构中渗流的介尺度下界,基于煤体孔隙结构和裂隙结构水相渗流模型引入裂隙和孔隙结构贡献率修正系数,构建煤体孔裂隙结构跨尺度的水相渗流模型,通过数值分析和注水实验对模型分析与验证并进一步确定模型的适用范围。研究结果表明,煤体的裂隙贡献率修正系数随着孔裂隙率的增加而增大,孔隙结构贡献率修正系数随着孔裂隙率的增加而减小,且二者均呈现出幂函数的变化规律;模型渗流速度与实验渗流速度均随着孔裂隙率的增加而增大,高孔裂隙率时模型计算结果与实验结果一致性较差,低孔裂隙率时模型的计算结果与实验结果一致性较高;实验过程中应力的施加对高孔裂隙率煤体中水的渗流产生较大的影响,低孔裂隙率煤体中水的渗流受应力影响不大;孔隙率小于3%时的数据变异系数均小于15%,平均变异系数为9.70%<15%,表明模型的预测值与实际的实验数据能够很好地吻合,验证了模型的正确性,所建立的预测模型适用条件为介尺度和低孔裂隙率。