瓦斯渗流文献综述
含瓦斯煤渗透率理论分析与试验研究
第28卷增2 岩石力学与工程学报V ol.28 Supp.2 2009年9月Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering Sept.，2009含瓦斯煤渗透率理论分析与试验研究陶云奇1，2，许江1，程明俊1，李树春1，彭守建1(1. 重庆大学西南资源开发及环境灾害控制工程教育部重点实验室，重庆 400044；2. 河南省煤层气开发利用有限公司，河南郑州 450016)摘要：从孔隙率的基本定义出发，充分考虑煤基质吸附瓦斯膨胀、热弹性膨胀、受瓦斯压力压缩对其本体变形的影响，首先给出煤体孔隙率与体积应变、温度及瓦斯压力之间的函数关系，再以Kozeny-Carman方程为桥梁，建立扩容前压缩条件下综合考虑有效应力、温度及瓦斯压力共同影响的渗透率动态演化模型。
相关试验数据验证表明，所建立的渗透率理论模型具有良好的适用性，能反映出一定条件下的渗透率演化趋势。
试验研究表明：煤体孔隙发育程度与渗透率具有较好的一致性，渗透率随孔隙发育程度的增高而增大；当温度和瓦斯压力一定时，渗透率随有效应力的增大而减小，并且瓦斯压力越低减小趋势越明显；有效应力和瓦斯压力一定时，渗透率随温度升高而减小，但其减小幅度基本不受有效应力变化的影响；温度和有效应力一定时，渗透率随瓦斯压力的升高呈先急剧减小而后逐渐平缓的趋势。
含瓦斯煤渗透率与有效应力、温度和瓦斯压力之间关系的研究，为有温度场参与的多场耦合问题的研究提供理论基础，也为高温矿井瓦斯抽放率的提高提供技术支持。
关键词：采矿工程；渗透率；有效应力；温度；瓦斯压力；孔隙率中图分类号：TD 712 文献标识码：A 文章编号：1000–6915(2009)增2–3363–08 THEORETICAL ANALYSIS AND EXPERIMENTAL STUDY ONPERMEABILITY OF GAS-BEARING COALTAO Yunqi1，2，XU Jiang1，CHENG Mingjun1，LI Shuchun1，PENG Shoujian1(1. Key Laboratory for Exploitation of Southwestern Resources and Environmental Disaster Control Engineering，Ministry of Education，Chongqing University，Chongqing400044，China；2. Henan Provincial Coal Seam Gas Development and UitilizationCo.，Ltd.，Zhengzhou，Henan450016，China)Abstract：From the basic defination of the porosity，the absorption gas expansion，thermoelastic expansion of coal matrix and the influnce caused by gas pressure on coal matrix body dirtortion are considered fully. After showing the function relation between coal porosity and volumetric strain，temperature，and gas pressure，by using Kozeny-Carman equation，the dynamic evolvement model of permeability which is comprehensively influenced by effective stress，temperature，and gas pressure is established before expansion and under the condition of compression. Correlative test data show that this model has good applicability，and can reflect the development of the porosity under certain condition. The study shows that：porosity development degree and permeability of coal have good consistency，and the permeability increases as the porosity development degree increases；when temperature and gas pressure are fixed values，porosity reduces as the effective stress increases，meanwhile the tendency of the reducement is more obvious when the effective stress is smaller；when the effective stess and gas pressure are fixed values，porosity reduces as the temperature increases，however，its decrescent extent is basically not influenced by effective stress；when temperature and effective stress are fixed values，the permeability of coal收稿日期：2008–07–10；修回日期：2008–09–25基金项目：国家自然科学基金资助项目(50534080)；重庆市科技攻关计划重大项目(CSCT，2006AA7002)作者简介：陶云奇(1979–)，男，博士，2003年毕业于焦作工学院采矿工程专业，主要从事安全工程与渗流力学方面的研究工作。
文献综述 煤矿矿井瓦斯防治综述
煤矿矿井瓦斯防治综述摘要随着中国煤矿开采深度的增加,煤与瓦斯突出矿井和突出煤层的数量不断增加。
这对我国煤炭企业安全生产形成了巨大威胁，同时也给煤炭研究工作者提出了更大的挑战。
当前，区域性、局部性瓦斯防突结合，以保护层开采及卸压瓦斯抽采技术和强化预抽煤层瓦斯技术为代表的区域性瓦斯治理技术,得到了长足发展。
同时，煤炭化工的探索、计算机技术的发展以及神经网络理论、模糊理论的兴起，也为催化氧化技术，数字化瓦斯预测及神经网络预测模型等新兴瓦斯综合治理技术提供了理论基础和实现可能。
本文概述了我国瓦斯防治的发展历程，发展现状和方向，以及当前瓦斯防突治理的相关新技术。
关键字：瓦斯防突；瓦斯抽采；神经网络；催化氧化1.矿井瓦斯及瓦斯灾害处理的必要性1.1矿井瓦斯矿井瓦斯是煤矿生产过程中，从煤、岩内涌出的各种气体的总称。
煤矿术语中的瓦斯主要成分就是甲烷。
甲烷是一种无色无味无毒的气体；微溶于水。
标准状态时的密度为0.7163kg，与空气的相对密度为0.554；其扩散速度是空气的m1.34倍，当巷道风速低、风流含有瓦斯时，容易在顶板附近想成瓦斯集聚层。
另外，甲烷具有强烈温室效应的气体,其温室效应为二氧化碳的21倍,对臭氧层的破CO的7倍。
[]21-坏能力是21.2瓦斯突出灾害处理的必要性煤炭是中国的主要能源,约占一次能源的70%,同时中国也是世界上煤与瓦斯突出灾害最严重的国家。
据统计[]43-，从1950年吉林省辽源矿务局富国西二坑在垂深280 m煤巷掘进发生第一次有记载突出以来,到1995年底,国有重点煤矿中先后有138个矿井发生了10 815次煤与瓦斯突出,死亡1 266人。
在10 521次有突出煤量记录的煤与瓦斯突出中,共突出煤炭81.58万t,平均突出强度为77.5 t/次。
在有瓦斯量记录的4 675次煤与瓦斯突出中,共突出瓦斯量6 798.3万3m,平均每次突出瓦斯量1.45万3m。
事故造成的人员伤亡和经济损失为企业和矿井的生产和效益带来了严重威胁。
具突出危险原煤瓦斯渗流特性试验
收稿日期 ： ２ ０ １ １ ０ １ １ ７ 基金项目 ： 国家自然科学基金资助项目 （ ） ５ ０ ６ ７ ４ １ １ １， ５ １ ０ ７ ４ １ ９ ７ 作者简介 ： 曹树刚 （ ） ， 男， 博士 ， 重庆 大 学 教 授 、 博 士 生 导 师， 主 要 从 事 采 矿 工 程、 安 全 工 程 的 教 学 与 研 究， （ ） １ ９ ５ ５ Ｅ ｍ ａ ｉ ｌ 。 ｃ ａ ｏ ｓ ｕ ． ｅ ｄ ｕ ． ｃ ｎ ＠ｃ ｇ ｑ
８ ９］ 关系 ； 刘保县等 ［ 研究了电场和交变电场对煤 瓦斯 １ ０］ 渗流 的 影 响 ； 黄 启 翔 等［ 通过 保持 轴向 压力不 变 而
改变围压和保持围压不变而改变轴向压 力两 种 加载 对型煤试件的瓦斯渗透特性 进行了 实 验研究 ； 方式 ，
１ １ １ ２］ 王宏图等 ［ 研究了地应力 、 地温 、 地电效应和地电 ］ １ ３ 孙 培德等 ［ 通 过变 化 的 场对 煤 中 瓦 斯 渗流 的 影 响 ；
具突出危险原煤瓦斯渗流特性试验
曹树刚 ， 白燕杰 ， 李 勇， 郭 平， 刘延保
（ 重庆大学 西南资源开发及环境灾害控制工程教育部重点实验室 ， 重庆 ４ ） ０ ０ ０ ４ ４
摘 要： 采用自主研制的三轴瓦斯渗透仪进行了原煤试件在固 定瓦 斯压力 下 ， 不 同围压和 轴向 随 着 围 压 的 增 加， 原 煤 煤 样 的 渗 流 速 度 呈 下 降 趋 势， 这种影 压力的瓦斯渗流实验 。 实验结果表 明 ， 响对原始损伤严重的煤体更加明显 ， 并建立了渗 流速度 围 压二 次函数关 系的一 般 表 达 式 。 原 煤 煤 应变关系类似于应力 应变关系 ， 因 此， 可以利用原煤渗流速度的变化间接反映煤体 样的渗流速度 的受力损伤演化过程 ， 有效应力对原煤煤样的渗流速度影响总体上 可以 分为敏 感阶段和平 缓阶段 ， 在敏感阶段 ， 煤样的渗流速度变 化 大 ， 而 在 平 缓 阶 段， 煤 样 的 渗 流 速 度 变 化 小。在 不 同 的 应 力 条 件 下， 煤体中孔隙裂隙发育程度和开 闭 程 度 不 同 ， 影 响 煤 体 内 的 瓦 斯 内 能 和 弹 性 变 形 能， 也影响煤体 的破坏形式 。 关键词 ： 采矿工程 ； 原煤 ； 渗流速度 ； 有效应力 Ｔ Ｄ ７ １ ２ 中图分类号 ： 文献标志码 ： Ａ
某高瓦斯矿煤岩渗透特性的实验研究
某高瓦斯矿煤岩渗透特性的实验研究摘要：煤岩渗透是煤岩抽采过程中关键影响因素之一。
本文旨在全面研究煤岩渗透特性，从而为煤岩抽采提供可靠的理论支持。
本文采用实验方法，通过室内压力管试验，建立一系列某高瓦斯矿煤岩渗透特性实验模型。
结果表明，洞口压力随着渗流面积增加而上升；某高瓦斯矿煤岩有较高的渗透率，与岩性和亲水性有关。
综上所述，本文为煤岩抽采提供了可靠的理论支持。
关键词：瓦斯矿煤岩；渗透；实验研究1.言煤岩抽采是用于提取煤炭的采矿技术。
它是通过抽取地下煤层中的煤炭来支撑采矿的一项重要技术，其中渗透特性是影响采矿过程中的关键因素之一。
为了更好地控制煤层的开采，有必要研究煤岩的渗透特性。
本文旨在全面研究煤岩渗透特性，从而为煤岩抽采提供可靠的理论支持。
2.实验研究2.1验场地选择本文实验选择了某高瓦斯煤矿为实验场地，在该矿实验以室内压力管法为主，考察该煤矿煤岩渗透特性，并建立一系列实验模型，以验证某高瓦斯煤矿煤岩渗透特性。
2.2验设备和材料实验设备主要包括：高度计，土压力计，普通压力计，塑料杯，压力管，抽象装置，煤岩细节采样钻管和排气膜。
实验材料主要包括：渗透剂（烷基氯磺酸乙酯），支撑剂（泥土）和测试煤岩样品。
2.3验方法首先，根据实验原理，安装实验设备，按照实验要求，准备测试煤岩样品；其次，将测试煤岩样品放入实验管中，添加渗透剂和支撑剂，检查填充是否良好；第三，将压力管安装在管内，给压力管通气，测量多个点的压力，记录各个点的压力数据；最后，将实验结果分析整理，对某高瓦斯矿煤岩渗透特性进行有效描述。
3.果分析通过实验，获取了某高瓦斯矿煤岩渗透特性的实验数据，洞口压力曲线随着渗流面积的增加而上升，呈现出典型的S型曲线，并且某高瓦斯矿煤岩的渗透率较高，与煤岩岩性、亲水性有关。
4.结论本文通过室内压力管法，研究了某高瓦斯矿煤岩渗透特性，实验结果表明，洞口压力随着渗流面积增加而上升；某高瓦斯矿煤岩渗透率较高，并与岩性和亲水性有关。
煤样瓦斯渗流的数值分析
２ 结 果 与 讨 论
２ ． １ 与实验 数据 的 比较
ｏ ． ０ ２５
计算时分别选取低渗透率的寺河矿和高渗透率
的赵庄矿 ， 参照文献 ［ ５ ］ 中的实验条件和相关数据 ，
妄 ［ ｖ ） ＋ （ ｒ 每 ］ ＋ ［ ｒ ， ｖ ｒ ｖ ， ） 一 等
＋
軎 告＋ ］ ］ ＋ 熹 ｚ 鲁一 ｃ Ｖ ） ］
１ 数 学模 型及 参数设置
１ ． １ 基 本假 设
拈
ｐ
建立煤层 瓦斯渗流数学模型的假设 如下 ： 煤样 中瓦斯视为理想气体； 煤样为各 向同性多孔介质 ； 煤 样 中有效应力恒定 ， 渗透率在流动过程 中保持恒定 ； 瓦斯运移符合达西定律 ； 煤岩介质 为单相 的瓦斯所 饱和； 不考虑煤样对 瓦斯 的吸附且运移过程 中温度
数学模型 由质 量守恒 方程 （ １ ） 、 动量守恒 方程 （ ２ ） 和（ ３ ） 、 惯性阻力系数方程 （ ４ ） 、 渗透率方程（ ５ ） 和
瓦斯状 态 方程 （ ６ ） 构成 叫 。
田智威［ ６ ］ 对瓦斯渗流过程 中物性对渗流过程 的影响
进 行 了研究 ， 肖晓春 等［ ７ ］ 等 研 究 了低 压 下 Ｋｌ ｉ ｎ ｋ ｅ ｎ —
第 ３期
煤样 瓦斯 渗 流的数 值 分析
４ ７
附 和解 吸影 响 的质量 源项 ， Ｐ ａ ／ ｓ ； 为 甲烷 的动力 粘
（ ４ ） 对 称轴 边界
度， Ｐ ａ ・ ｓ ； Ｓ （ 一， ． ， ） 是作用在微元体上的外部作 用力 ， 即动量源项 ， ｍ２ ／ ｓ ￣ Ｃ ２ 为惯性阻力系数 ， ｍ＿ 。 ；
式中 Ｐ 为 煤 样 中 甲烷 压 力 ， Ｐ ａ ； 为 煤 样 中 甲烷 密度 ， ｋ ｇ・ Ｉ ｎ ； Ｐ 为标 准状 态 下 的 甲烷 压力 ，
瓦斯渗流——渗流力学作业(ppt文档)
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3 研究内容
3.4 非线性瓦斯流动理论
国内外许多学者，认为 Darcy ,s law偏离的原因主要有流量过 大、分子效应、离子效应和流体本身的非牛顿态势。随着煤 层瓦斯流动理论研究的不断深入，其发展趋势越来越偏向地 球物理场作用下的非线性、非达西渗流问题。以其中最典型 的理论模型为幂定律(Power Law)模型。
Fick扩散定律就是 把扩散流体的速度 与这种流体的浓度 梯度线性地联系起 来。
3 研究内容
3.3 瓦斯渗透与扩散理论
瓦斯渗透与扩散理论认为,煤层内瓦斯运动是包含渗透和 扩散的混合流动过程。甲烷和煤体表面接触后，先由甲烷 压力梯度引起渗流（大的裂隙、孔隙中占优势）；在其浓 度梯度的作用下由高浓度向低浓度扩散，这种过程在小孔 与微孔系统内占优势。
渗
流
理
论
方
Louis证明了立方定律，在此基础上
面
Tsang等提出了修正立方定律
2 国内外研究现状
林柏泉等
研究了围压不变的条件下煤体的渗透率 随瓦斯压力、煤体变形的变化规律
现 代
开展了不同围压、不同孔隙瓦斯压力下
渗
煤的三轴压缩试验，研究了瓦斯渗流对
流 梁冰等 煤体力学变形性质的影响 力
学
实 验
通过试验研究了有效应力和煤体颗粒的
B
v k dp u dx
多为学者不断地进行修正和完善
C 瓦斯流动的数学模型
3 研究内容
3.2 线性瓦斯扩散理论
煤是一种典型的多孔介质， 根据气体在多孔介质中的 扩散机理的研究，可以用 诺森数kn来表示。当kn》 10，属于菲克型扩散。而 对于煤体内的瓦斯运动基 本符合菲克定律。
煤矿采空区瓦斯渗流规律及其数值模拟研究
煤矿采空区瓦斯渗流规律及其数值模拟研究煤矿采空区上覆岩层结构和移动规律分析综放工艺在开采高含量瓦斯厚煤层的推广应用中之所以遇到困难，往往是由于综放面上隅角瓦斯易超限，从而被迫断电撤人、中断生产所导致的。
上隅角瓦斯的主要来源一是工作面煤壁释放出的瓦斯，二是采煤工作面新采落下来的煤炭中散发出来的瓦斯，三是从采空区涌出的瓦斯，其中采空区涌出瓦斯是主要的来源。
由于采动影响在采动断裂带形成的破断裂隙和离层裂隙，采动裂隙网络与采空区相连通形成采动断裂带，由于瓦斯的升浮、扩散和渗透作用，在采动断裂带形成瓦斯富集区，这是瓦斯抽采的重点区域。
因此，要研究采空区内瓦斯的渗流规律，有必要先研究采空区岩体的垮落特征，按照采场覆岩横向采动特征，将采空区按照自然堆积区、载荷影响区和压实稳定区在横向进行划分，弄清各区碎胀系数、空隙率的分布特点；研究采空区上覆岩层采动断裂带的高度、碎胀系数及空隙率等特征，以便较全面地分析和研究采空区内空气—瓦斯混合气体在冒落带和采动断裂带内的渗流规律。
采空区瓦斯流场数学模型研究煤矿采空区内的瓦斯流动情况，建立起瓦斯流场的数学模型，对于认识采空区内瓦斯的真实流动状况以及对于进行数值模拟都有重要的基础意义。
垮落带之上的采动断裂带，在存在破断裂隙和离层裂隙相互贯通的同时，煤岩体内的裂隙还会与综放采场和采空区连通。
研究瓦斯在采动断裂带内的渗流、升浮和扩散原理，可以为解释采动断裂带是瓦斯聚集带，为其内布置钻孔抽采、巷道排放等瓦斯治理技术提供科学依据。
求解方法的选择FLUENT提供三种不同的解格式：分离解；隐式耦合解；显式耦合解。
三种解法都可以在很大流动范围内提供准确的结果，但是它们也各有优缺点。
分离解和耦合解方法的区别在于，连续性方程、动量方程、能量方程以及组分方程的解的步骤不同，分离解是按顺序解，耦合解是同时解。
两种解法都是最后解附加的标量方程（比如：湍流或辐射）。
隐式解法和显式解法的区别在于线化耦合方程的方式不同。
《基于层理效应的穿层钻孔煤层瓦斯渗流特性实验研究》范文
《基于层理效应的穿层钻孔煤层瓦斯渗流特性实验研究》篇一一、引言随着煤炭资源的开采和利用，煤层瓦斯问题逐渐凸显，其渗流特性的研究对于煤矿安全生产和瓦斯治理具有重要意义。
煤层瓦斯渗流受多种因素影响，其中层理效应是影响瓦斯渗流特性的重要因素之一。
本文通过实验研究的方法，探讨基于层理效应的穿层钻孔煤层瓦斯渗流特性，以期为煤矿瓦斯治理提供理论依据和技术支持。
二、实验材料与方法1. 实验材料本实验选用具有明显层理结构的煤样作为研究对象，保证实验的代表性和可靠性。
2. 实验方法采用穿层钻孔的方式，在煤样中设置不同深度的钻孔，并通过控制变量法，研究不同层理结构、不同钻孔深度和不同瓦斯压力条件下，煤层瓦斯的渗流特性。
三、实验过程与结果分析1. 实验过程（1）制备煤样，确保煤样具有明显的层理结构。
（2）在煤样中设置不同深度的钻孔，并记录钻孔位置和层理结构。
（3）通过控制瓦斯压力，观察瓦斯在煤层中的渗流情况，记录相关数据。
（4）分析不同层理结构、不同钻孔深度和不同瓦斯压力对瓦斯渗流特性的影响。
2. 结果分析（1）层理结构对瓦斯渗流特性的影响：实验发现，煤层中存在明显的层理结构，瓦斯的渗流速度在层理面处显著增大。
这是因为层理面为瓦斯提供了更多的通道，使得瓦斯更容易渗透。
此外，层理结构还会影响瓦斯的流向和分布。
（2）钻孔深度对瓦斯渗流特性的影响：随着钻孔深度的增加，瓦斯的渗流速度逐渐增大。
这是因为钻孔深度的增加使得瓦斯能够更深入地渗透到煤层中，扩大了瓦斯的流通通道。
然而，当钻孔深度达到一定程度后，继续增加钻孔深度对瓦斯渗流特性的影响逐渐减弱。
（3）瓦斯压力对瓦斯渗流特性的影响：随着瓦斯压力的增加，瓦斯的渗流速度也相应增大。
高瓦斯压力使得瓦斯分子之间的相互作用力增强，从而加速了瓦斯的渗流。
然而，过高的瓦斯压力可能导致煤层破裂，对煤矿安全产生不利影响。
四、讨论与结论通过实验研究，我们发现层理效应对煤层瓦斯渗流特性具有显著影响。
瓦斯渗流文献综述
瓦斯渗流影响因素文献综述1引言煤炭是我国的主体能源，在一次能源结构中占70%左右。
在未来相当长时期内，煤炭作为主体能源的地位不会改变。
煤炭工业是关系国家经济命脉和能源安全的重要基础产业【1】。
煤炭形成过程中会伴生大量以甲烷为主的烃类气体，俗称瓦斯或煤层气。
瓦斯的形成、存储和释放一直伴随着整个成煤过程。
在漫长的地质年代中，随着含煤地层经受各种构造运动，至今已有大部分瓦斯逸散到大气中，仅有部分还保留在煤层和岩层中。
一方面，井下瓦斯灾害是煤矿生产过程中的最严重灾害之一；另一方面，煤层气又是一种清洁能源。
我国煤层气资源很丰富，是我国重要的接替能源之一，并且合理开发煤层气资源可以从根本上消除除煤矿瓦斯灾害隐患。
众所周知，煤是孔隙-裂隙双重介质，与煤伴生共存的瓦斯以吸收、吸附和游离状态赋存于煤层中。
影响煤层瓦斯运移和富集的主控因素主要为所在区域的煤岩性质、煤系地层的地球物理场及地质构造。
采矿活动虽不会改变所在区域的煤岩性质和地质构造格局，但必然会引起局部地球物理场发生变化，从而导致煤层中本已平衡的瓦斯再次发生迁移和重新分布。
然而瓦斯在煤体中的再次运移和重新分布也是井下发生瓦斯灾害特别是瓦斯动力灾害的根本原因。
渗流是指流体在多孔介质内的流动。
含瓦斯煤的瓦斯渗流研究是在地球物理场作用下对瓦斯在煤体中流动状态的研究。
在煤矿开采的各种瓦斯动力现象中，煤层瓦斯的突出、涌出等均与煤层的渗透性有关，因此，系统的研究煤层的渗透性能，是防止煤矿自然灾害的理论基础【2】。
并且煤层气在煤层中的渗流状态，如流动的难易等因素在很大程度上影响着煤层气抽采的效率。
因此对瓦斯渗流的研究对预防瓦斯动力灾害、煤层气开采及提高瓦斯抽放效率有重要意义。
2国内外研究现状2.1渗流力学研究现状渗流力学研究流体在多孔介质的运动规律，孔隙介质、裂缝一孔隙介质以及各种类型的毛细管体系等均属多孔介质，渗流力学是流体力学与多孔介质理论和表面物理化学等学科交叉渗透产生的一个独立的学科领域,是多种工程技术的理论基础【3】。
煤层瓦斯渗透率影响因素分析
总量仅次于晋、蒙 、陕、新 ，居 全 国 第 5 位 。虽 然 “十 和后期外部应力产生的后生裂隙。
一五”期间煤矿事故起数和死亡人数连续“双降 ”， 煤矿安全形势逐年好转，但煤矿事故依然比较严重， 瓦斯事故起数和死亡人数分别占全省事故总数的 1 1 . 8 6 % 和 2 5 .2 5 % ，均 起 事 故 死 亡 人 数 3 .0 2 人 ，瓦
岩气开发等方面的研究工作。
54
2016年7 用
孟 絮屹：煤层瓦翁黎 透 率 影响因素分析
第25 .象第7 顧
数 ，Pa •s ; d , 为 和 流 体 方 —致的极小长度，m; dp 的结果，有时是一种因素起惠导作用6 为 在 4 长度内的压差， Pa A; 为煤层透气性系数，
m2/(M Pa • d) 0;
的 难 易 程 度 。因 此 ，研 究 煤 层 瓦 斯 渗 透 、运移规律具 有很重要现实意义。
1 瓦 斯 的 储 层 特 征 [1] 煤层瓦斯是在漫长的成煤阶段煤化形成的碳氢
变化。 在瓦斯压力不变的情况下，随 着 围 压 力 ^的 增
加 ，煤体被进一步压实，煤中孔隙、裂隙被压缩，瓦斯 运移通道变小，渗 透 率 A 开 始 快 速 下 降 ，说明地应 力对煤体瓦斯渗透率较为敏感。随着压力的增大，
改善煤层抽放率具有现实的意义。
关键词：瓦 斯 滲 透 率 ；瓦 斯 滲 流 ；有 效 应 力 ；煤层温度
中图分类号:TD712.52
文 献 标 识 码 ：B
文章编号：1005-2798 (2 0 16 )0 7-0054-03
煤层瓦斯即煤层气。煤层中的瓦斯既是一种灾 赋存瓦斯总量的8 0 % 〜9 0 % ，而附着煤体表面的吸
化 合 物 并 保 存 在 了 煤 岩 中 ，所 以 ，煤层既是瓦斯的载 体 ，又是瓦斯的源岩，它不但具有吸附容纳瓦斯的能 力 ，同时还具有从中渗透、运移通过瓦斯的能力，这 些都与煤的本身物理结构性质有关。
瓦斯渗流——渗流力学作业
3 研究内容
随着井下煤层开采深度的增加，热
效应已成为影响井下煤层中瓦斯流动至 关重要的因素。所以将地球物理场中的 温度场、渗流场和应力场这三场同时耦 合考虑，俗称热－流－固耦合。
但目前为止，仍然没有建立真正意义上的煤层瓦斯三场耦 合数学模型
4 研究方法
理论 研究 方法
实验 研究 方法
1 2 3
数值 研究 方法
在煤矿开采的各种瓦斯动力现象中，煤层瓦斯的突出、涌 瓦斯渗流的研究是指瓦斯在煤体中流动状态的研究。
出等均与煤层的渗透性有关。因此人们迫切需要认识深部
低渗透煤层的瓦斯渗流规律，为煤矿深部开采的瓦斯灾害 防治提供理论依据。
2 国内外研究现状
在 经 典 渗 流 理 论 方 面
达西总结了线性渗流方程，即达应变对煤体渗透率的影响 利用自行研制的含瓦斯煤样三轴瓦斯渗
尹光志等
流试验装置，进行全应力-应变过程渗透 率变化规律试验研究
2 国内外研究现状
单一裂隙(组)渗流与应力的关系，主要是通过以下三种方法建立
01
直接通过试验 总结出渗流特 性与应力的经 验公式
02
根据裂隙面的 法向、切向变 形公式间接地 导出渗流特性 与应力的关系
地应力、地温以及电场等对煤层瓦斯流动场具有显 著的作用和影响。进而建立和发展气固祸合作用的 瓦斯流动模型及其数值方法,使理论模型更能反映客 观事实。
3 研究内容
3.6 煤层瓦斯流-固耦合理论
煤层开采过程中，煤体骨架所受应力发生的变化，导 致煤体骨架的体积和孔隙变化，从而使煤层孔隙内瓦斯压 力亦发生变化，而瓦斯压力的变化又引起煤体吸附瓦斯发 生变化，并使煤体骨架所受的有效应力发生了变化，由此 导致岩石特性变化。另一方面，这些变化又反过来影响瓦 斯在煤层中的流动和压力的分布。
含瓦斯煤渗透特性试验及其影响机理分析_李伍成
含瓦斯煤渗透特性试验及其影响机理分析李伍成，陶云奇（河南煤业化工集团研究院有限责任公司，河南郑州450046）摘要：为研究含瓦斯煤渗透率影响机理，利用自主研发的含瓦斯煤热流固耦合三轴伺服渗流装置，基于达西稳定流法试验原理进行了不同有效应力、不同温度和不同瓦斯压力水平下的煤样渗透特性试验。
结果表明：在温度和瓦斯压力一定时，随着有效应力的增大，渗透率逐渐减小，且减小趋势逐渐减缓；在瓦斯压力和有效应力一定时，渗透率随温度升高逐渐减小，但其减小趋势基本不受有效应力改变的影响；在温度和有效应力一定时，渗透率随瓦斯压力的升高呈先急剧减小而后逐渐平缓的趋势，具有明显的Klinkenberg 效应。
并依据试验结果分析了有效应力、温度和瓦斯压力各自对煤样渗透率的影响机理，研究成果为瓦斯抽放率提高和煤与瓦斯突出防治的更深层次研究提供了重要的理论支撑。
关键词：渗透率；有效应力；温度；瓦斯压力；机理中图分类号：TD712+．53文献标志码：A文章编号：1003－496X （2011）07－0012－04Permeability Determination of Gas －bearing Coal and Its Influence Mechanism AnalysisLI Wu －cheng ，TAO Yun －qi（Henan Coal and Chemical Industry Group Research Institute Co．，Ltd ，Zhengzhou 450046，China ）Abstract ：For studying influence mechanism on permeability of gas －bearing coal ，by triaxial servo －controlled seepage equipment for thermo －fluid －solid coupling of gas －bearing coal ，coal is measured in different effective stress ，temperature and gas pressure based on Darcy＇s Law．The results show that ，when temperature and gas pressure is constant ，permeability is decreasing with effective stress increasing and the decreasing trend is gradually slowdown ；when gas pressure and effective stress is constant ，permeability is decreasing with temperature increasing and the decreasing trend is with little effective stress varying ；when temperature and effective stress is con-stant ，permeability is first rapidly decreasing then gradually slowing with gas pressure increasing and it shows obviously Klinkenberg＇s effect．It is analyzed on the basis of the results that effective stress ，temperature and gas pressure is respective effect of permeability of gas －bearing coal ，and the research achievement will provide supporting in theory for increasing gas drainage efficiency and preventing coal and gas outburst．Key words ：permeability ；effective stress ；temperature ；gas pressure ；mechanism基金项目：国家自然科学基金资助项目（50974141）；国家科技重大专项资助项目（2008ZX05034－002）渗透率是反映瓦斯在煤层中渗流难易程度的重要指标，标志着瓦斯抽采难易程度的关键参数，也是研究煤层气开采、煤与瓦斯突出、井下瓦斯抽放等重大工程中经常用到的重要参数。
应力场、温度场瓦斯渗流特性实验研究
第 １ 卷 第 ５期 ６
２０ ０ ７年 ５月
中 国 矿 业
ＣＨＩ Ａ Ｉ Ｉ Ｎ Ｍ Ｎ ＮＧ ＡＧＡＺＩ Ｍ ＮＥ
Ｖｏ ＿ ６ ｌ １ 。Ｎｏ ５ ．
Ｍ ａｙ ２ ７ ００
应 力场 、 温度 场 瓦斯 渗 流 特 性 实验 研 究 ＊
ｒｓ ｓ ｗ ｉｈ ｔ ｍ ｐｅ ａ ｕ ｅ； ｓ ｅ ｇｅ ｒ ｔ ａ ｓ ａ ｎ ｇａ ｉ ｅ ｅ ｐｏ ｎｔｒ ｌ ｔｏｎ ｔ ｘ ａｌ ｆｅ ｔｖｅ ｓｒ ｓ ｉｅ ｔ ｅ ｒｔ ｒ ｅ ｐａ ａ ｅ ｍ ｋｅ ｅ ｔｖ ｘ ｎｅ ｅ ａ ｉ Ｏ ａ ｉ ｌｙ ｅ ｆ ｃ ｉ ｔ ｅ ｓ，ｅ ｆ ｃ ｉｅ ｆｅ ｔｖ ｅ ｃｏｓｎｇ ｓｒ ｓ ｎ ｌ ｉ ｔｅ ｓ ａ ｖ ｒ ｅ ｅ ｆ ｃ ｉ ｔ ｅ ｓ ； ｔ ｘ ｒｍ ｅ ｔ ａｓ ｏｔｔ ｘｐｒ ｓ ｉｎ ｂｅ ｗ ｅ ｎ ｓ ｅ ｇ ｎｄ ａ ｅ ａｇ ｆｅ ｔｖｅ ｓ ｒ ｓ ｈｅ ｅ ｐｅ ｉ ｎ ｌｏ ｇ ｈｅ ｅ ｅ ｓｏ ｔ ｅ ｅ ｐａ ｅ
ｒ ｔ ｎｄ ｓｔｅ ｓ ａ ｄ ｔ ｍ ｐｅ ａ ｕ ｅ． Ｂｙ ｕｓｎｇ Ｄａ ｃ Ｓ ｌ ， ａ ｓ ｅ ａ ｑ ｔｏｎ ｏ ｏａ－ ｅ ｍ ａ ｎ ｓ ｒ ｓ ｉｌ ａｅａ ｒｓ ｎ ｅ ｒｔ ｒ ｉ ｒ ｙ’ ａｗ ｅ ｐ ｇｅ ｅ ｕａ ｉ ｆ ｃ ｌｓ ａ ｇ ｓ ｉ ｔｅ ｓ ｆｅ ｄ
通 过 实 验 得 出 ：轴 向 压 力 对 煤 样 渗 透 的影 响 比围 压 要 小 ；温 度 增 加 煤 样 的渗 透 率 增 加 ； 渗 透 率 与 轴 向有
效 应 力 、有 效 围压 、 平 均 有 效 应 力 成 负 指 数 关 系 ；通 过 实 验 得 到 了 渗 透 率 与 应 力 、温 度 的 表 达 式 。根 据 达 西 定 律 推 导 出 了在 地 应 力 场 、温 度 场 作 用 下煤 层 瓦 斯 的 渗 流 方 程 ，建 立 的渗 流 方 程 可 以 模 拟 井 下 瓦
煤层瓦斯渗流力学的研究进展
焦作工学院学报(自然科学版),第20卷,第3期,2001年5月Journal of Jiaozuo Institute of Technology(Natural Science),Vol120,No13,May2001煤层瓦斯渗流力学的研究进展孙培德1,鲜学福2(1.杭州商学院环境工程系,浙江杭州 310035; 2.重庆大学采矿工程系,重庆 400044)摘要:综述了国内外在煤层瓦斯渗流力学研究方面的现状,总结了我国近年来在煤层瓦斯渗流力学研究领域所取得的重要进展,展望了该研究领域中需要深入研究的方向和有关的发展趋势,认为创建的发展瓦斯越流的固气耦合模型及其数值方法,对丰富和完善瓦斯渗流力学具有重要的理论和现实意义.关 键 词:煤层瓦斯;渗流力学;固气耦合作用;数值模拟;研究进展中图分类号:TD712+15 文献标识码:A 文章编号:1007Ο7332(2001)03Ο0161Ο070 引 言多孔介质是由固体骨架构成的复杂介质.多孔介质传质(传热)过程在自然界和人类生活、生产中广泛存在,对社会的发展具有重要的影响.岩石(煤)是一类典型的多孔介质.如地下岩层中石油、天然气资源的开采,地下煤层和瓦斯资源的开采,地下水资源的开采以及污染物传质输运等,都涉及到多孔介质中能量与物质的传输过程.渗流力学是研究流体在多孔介质内运动规律的科学.自1856年法国工程师达西(Darcy)提出线性渗流定律以来,渗流力学一直在向前发展,并不断地与其他学科交叉而形成许多新兴的边缘学科.如瓦斯渗流力学是由渗流力学、固体力学、采矿科学以及煤地质学等学科互相渗透、交叉而发展形成的一门新兴学科.瓦斯渗流力学是专门研究瓦斯在煤层这个多孔介质内运动规律的科学.有时也称为瓦斯流动理论,这大概是因为它专门研究煤层内瓦斯压力分布及瓦斯流动变化规律的理论,而至今尚未形成一门独立而完善的学科体系之故.正因为它是一门发展中的边缘学科,自其创立至今深受采矿界和力学界的关注,尤其自20世纪80年代以来的发展更为迅速,其主要表现是:瓦斯渗流力学的应用范围更广;瓦斯渗流力学的理论以较快的速度不断深化;瓦斯渗流力学的研究手段不断实现现代化.本文将对国内外学者在以下四个方面———线性瓦斯流动理论,非线性瓦斯流动理论,地物场效应的瓦斯流动理论和多煤层系统瓦斯越流理论研究进展进行综述,并指出该研究领域中需要进一步研究的方向和有关的发展趋势.1 线性瓦斯流动理论及其应用111 线性瓦斯流动理论线性瓦斯渗流理论认为,煤层内瓦斯运动基本符合线性渗透定律———达西定律(Darcy′s law).渗流力学最先在水利工程,水的净化和地下水资源开发等部门应用;大约从20世纪的20年代起,渗流力学开始成为石油和天然气开发工业的一项理论基础;20世纪40年代末,为了适应采矿(煤)业的大力发展,控制瓦斯技术已成为当时研究的关键技术之一.前苏联学者就是应用达西定律———线性渗透定律来描述煤层内瓦斯的运动,开创性地研究了考虑瓦斯吸附性质的瓦斯渗流问题[1,2],成为开创瓦斯渗流力学的先驱之一.在20世纪60年代,文献[3]从渗流力学角度出发,认为瓦斯的流动收稿日期:2001Ο01Ο20; 修回日期:2001Ο02Ο27作者简介:孙培德(1957Ο),男,浙江兰溪人,副教授,博士,主要从事资源与环境工程中耦合理论及计算机模拟研究.基本上符合达西定律,把多孔介质的煤层看成一种大尺度上均匀分布的虚拟连续介质,在我国首次提出了瓦斯流动理论———线性瓦斯流动理论.这一理论的提出对我国瓦斯流动理论的研究具有极为深刻的影响.直至20世纪80年代,瓦斯流动理论的研究又趋活跃,主要是修正和完善瓦斯流动的数学模型,焦点是对瓦斯流动方程的修正.1984年,文献[4]就一维情况,结合相似理论,研究了瓦斯流动方程的完全解,并指出文献[3]中关于瓦斯含量与孔隙压力之间抛物线关系式的近似性,采用朗格缪尔(Langmuir )方程来描述瓦斯的等温吸附量,提出了修正的瓦斯流动方程式.1986年,文献[5]又针对瓦斯的气体状态方程,认为应用瓦斯真实气体状态方程更符合实际,便提出了修正的矿井煤层真实瓦斯渗流方程.1986年起,文献[7～11]在总结前人研究成果的基础上,进一步修正和完善了均质煤层的瓦斯流动数学模型,同时发展了非均质煤层的瓦斯流动数学模型,在此基础上,应用计算机进行了数值模拟的对比分析,结果表明:文献[9,11]提出的新的线性瓦斯流动模型比国内外三大典型模型更逼近实际.1989年文献[6]认为煤层中参与渗流的瓦斯量只是可解吸的部分量,在煤体瓦斯吸附与解吸过程完全可逆的条件下,建立起了瓦斯渗流的控制方程.自20世纪80年代初以来,随着计算机应用的普及和计算技术的日益发展,应用计算机研究瓦斯流场内压力分布及其流动变化规律已成为可能,这也是瓦斯渗流力学的研究手段不断实现现代化的主流方面.80年代初,文献[15,16]率先报道了广东省煤炭研究所和抚顺煤炭科研所应用计算机研究瓦斯流动的成果;尤其是文献[15]的工作,结合煤矿实际问题,用有限差分法(DEM ),首次对瓦斯流场中压力分布及其流量变化实现了数值模拟,较成功地预测了瓦斯流场内的瓦斯压力变化规律.1989年,文献[17]用有限单元法(FEM )、1990年,文献[18]又用边界单元法(B EM )实现了对瓦斯渗流的数值模拟.煤层透气系数是反映煤层内瓦斯流动难易程度的重要参数,也是评判瓦斯抽放的可行性指标之一,同时也是判断煤与瓦斯突出危险性的指标之一.因此,如何提出煤层透气系数的解析关系式及其测定方法,这是瓦斯渗流力学发展之关键技术之一.自20世纪60年代以来,我国科学工作者在这一领域做出了有意义的工作.1984年,文献[19]总结了前期大量的实测工作成果,提出了测定煤层透气系数的“钻孔流量法”,并应用计算机对比分析和计算了中国的“钻孔流量法”与前苏联的“钻孔压力法”的优越性,得出结论:中国的钻孔流量法优于前苏联的钻孔压力法.此方法在我国煤矿中广泛应用.之后,为了推导计算煤层透气系数的关系式,寻求径向流场瓦斯压力分布的有限近似式又成为关注的热点问题之一.日本学者于文献[59]中应用复变函数论的保角变换技巧,求出了近似表达式.国内文献[20]也求出了数值模拟的近似表达式———单孔无限圆径向流场瓦斯压力分布式,提出用无限流场单一钻孔总流量计算煤层平均透气系数的新方法,并在煤矿现场取得了成功的应用.应该指出的是文献[21～23]的工作,从寻求径向流场瓦斯压力分布定解问题出发,求得了其半解析解;进而,推导出计算煤层透气系数的解析式,以及计算煤层抽(排)放瓦斯参数的一系列关系式等,这些关系式经过焦西矿之实践及数值模拟验证,证明它们是可靠的,具有实用价值[9,11].尤其是提出的计算煤层透气系数新方法,引起了国际同行的关注[24,27].近年来,为了探索煤与瓦斯突出的机理,从力学角度出发,应用达西渗流运动方程来描述突出过程中的瓦斯流动,指出煤的破碎起动与瓦斯渗流的耦合是煤与瓦斯突出的内在因素[12,13],中科院力学所以郑哲敏院士为首的学科组在这方面做出了有意义的探索.另一方面,中科院地质研究所以孙广忠教授为首的学科组也相继提出“煤—瓦斯介质力学”的观点,对煤─瓦斯介质的变形、强度、破碎、渗透性等力学特性进行了系统研究,并应用达西渗流定律,讨论了突出发生后所形成的瓦斯粉煤两相流动过程[14],为阐明煤与瓦斯突出机理做出了有益的贡献.112 线性瓦斯扩散理论线性瓦斯扩散理论认为,煤屑内瓦斯运动基本符合线性扩散定律———菲克定律(Fick ′s law ).对煤屑中瓦斯扩散理论的研究在欧美国家进行较多,而在我国这方面的研究较少.我国文献[30]的工作正是这方面的代表作.他们认为:各种采掘工艺条件下采落煤的瓦斯涌出、突出发展过程中已破碎261 焦作工学院学报(自然科学版) 2001年第20卷煤的瓦斯涌出、在预测瓦斯含量和突出危险性时所用煤钻屑的瓦斯涌出等问题,皆可归结为煤屑中瓦斯的扩散问题.众所周知,扩散是体系流体分子由高浓度区向低浓度区运移的平衡过程.Fick 扩散定律就是把扩散流体的速度与这种流体的浓度梯度线性地联系起来.然而,煤屑中瓦斯涌出过程是一个很复杂的过程.从分子运动观点来看,气体分子在煤层孔隙壁上的吸附和解吸是瞬间完成的;但实际上瓦斯通过煤屑的流动需要一定的时间,这是因为瓦斯通过煤屑各种不同大小的孔隙和裂隙涌出时要克服阻力.他们认为:这种涌出规律符合Fick 线性扩散定律.并以此对煤屑中瓦斯扩散规律进行了深入的理论探讨和实测对比分析研究.113 瓦斯渗透与扩散理论瓦斯渗透与扩散理论认为,煤层内瓦斯运动是包含了渗透和扩散的混合流动过程.随着瓦斯运移规律研究的深入,国内外许多学者都赞同煤层瓦斯渗透———扩散的理论.1986年以来,国内文献[28]的工作,以瓦斯地质的新观点来认识煤层内瓦斯运移的机理,明确指出:煤层内瓦斯流动实质上是可压缩性流体在各向异性且非均质的孔隙———裂隙双重介质中的渗透———扩散的混合非稳定流动.此观点的提出,对指导现代瓦斯流动理论的研究具有一定的影响.1987年,在北京召开的“第22届国际采矿安全研究会议”上,A 1Saghfi (法国)和R 1J 1William (澳大利亚)等在发表的文献[31]中指出,煤层中存在相互沟通的裂隙网络,沿着这些裂隙网络,游离瓦斯流向低压工作面,而煤体的透气性与该裂隙网络密切相关.与此同时,块煤内部的瓦斯解吸,向裂隙扩散,因此煤层中瓦斯的渗透率和介质的扩散性共同决定了瓦斯的流动状况.基于这一认识,他们从扩散力学出发,依据Fick 定律,提出了煤块瓦斯扩散方程;又从渗流力学出发,依据Darcy 定律,提出了瓦斯渗流方程;最后耦合成瓦斯渗透─扩散的流动方程,结合边值条件,提出了瓦斯渗透———扩散的动力模型.更值得指出的,文献[31]在煤层透气系数与地应力和孔隙压关系研究的基础上,以变透气系数为前提,成功地进行了数值模拟,使数值模拟结果与实际情况较吻合.这是国际采矿界在瓦斯渗流力学研究领域做出的重要成果之一.综上所述,线性瓦斯流动理论的研究已有40多年的历史,在探求煤层内瓦斯运移机理方面已先后发展了线性渗流理论[1～11]及其应用、线性扩散理论[30]、渗透─扩散理论[28,31,32]等等,在一定的简化假设下,已形成了较严密的理论体系,并在煤矿安全生产中起到了一定的作用.但是,由于煤层内瓦斯运移是一个非常复杂的过程,这不仅与煤结构有关,而且受到众多因素的影响,上述线性瓦斯流动理论和方法的适用性和实用性常常受到挑战.这主要体现在下列五个方面:(1)对煤层这个孔隙─裂隙双重介质的几何参量很难进行严格的定量描述.实际均匀一致的孔隙与裂隙分布是不存在的,固相界面存在着随机的不确定性和各向异性,因此研究者们只能引入“容积平均”的概念,把孔隙─裂隙双重介质看成一种大尺度上均匀分布的各向同性的虚拟连续介质,这导致与实际情况间产生较大误差.(2)煤层内瓦斯运移只是近似地用线性规律来描述,至今仍在探索瓦斯运移的基本规律.(3)煤层这个固体骨架不能假定为刚性的.工程上常会遇到煤层的胀缩性以及变形,因此相应地将固体骨架看成可变形的介质更符合实际.(4)在实际煤层内瓦斯运移过程中,存在着许多尚未深入研究的物理化学效应.例如地应力场和地温场等对瓦斯流场的耦合效应、毛细滞后效应、瓦斯吸附与解吸效应、水份迁移的非Darcy 效应、瓦斯扩散效应、煤体与瓦斯之间的化学反应等,现有理论未能考虑这些问题.(5)由于缺乏测试各向异性透气系数的有效方法,导致对各向异性煤层内瓦斯运移的深入研究以及数值模拟遇到了极大的困难.因此,自20世纪80年代以来,国内外学者还在寻求比较简单而且更切合实际的理论模型,进一步考虑在瓦斯传质过程中的各种主要的物理化学效应以及有效的瓦斯流动参数测试法和手段,发展数学模型和数值方法,这是当今瓦斯渗流力学研究的主要方向之一.2 非线性瓦斯流动理论国外许多学者对线性渗流定律———Darcy ′s law 是否完全适用于均质多孔介质中的气体渗流问题361第3期 孙培德等:煤层瓦斯渗流力学的研究进展 早已作出了大量的考察和研究[89,90].许多学者经过研究归纳出达西定律偏离的原因为:①流量过大;②分子效应;③离子效应;④流体本身的非牛顿态势.著名的流体力学家E 1M 1Allen 指出[33],将达西定律用于描述从均匀固体物(煤样)中涌出瓦斯的试验,结果导致了与实际观测不相符合的结论.1984年,日本国北海道大学教授通口澄志指出[28],从通过变化压差测定煤样瓦斯渗透率看,达西定律不太符合瓦斯流动规律.并在大量试验研究的基础上提出了更能符合瓦斯流动的基本规律———幂定律(Power Law ).1987年,文献[28]根据Power Law 的推广形式,在均质煤层和非均质煤层条件下,首次建立起可压缩性瓦斯在煤层内流动的数学模型———非线性瓦斯流动模型.由焦作矿务局中马村矿的实测瓦斯流动参数为依据,对均质瓦斯流场的压力分布作出了三类不同模型的数值模拟,经与实测值比较表明:文献[28]提出的非线性瓦斯流动模型比文献[3,4]提出的线性瓦斯流动模型更符合实际[25,28].从而初步提出:幂定律[Power Law ]更符合煤层内瓦斯流动的基本规律.之后,文献[9,11]又进一步经5种不同模型的数值模拟得出结论:文献[28]提出的非线性瓦斯流动模型比国内外其他4种模型更逼近实际.1991年,文献[34]经过实验研究,提出考虑克氏(K linkenberg )效应的修正形式的达西定律———非线性瓦斯渗流规律,并建立了相应的瓦斯流动数学模型,指出了达西定律的适用范围.非线性瓦斯流动理论[28]的发表,引起了国内外同行的兴趣和关注[25,35].1992年,文献[35]对幂定律和达西定律进一步作了数值模拟和分析,并指出在焦作矿务局中马村矿[28]的实例分析中,达西定律比幂定律更逼近实际.其实,在中马村矿实测资料中,1号钻孔压力失效;2号钻孔为一斜向钻孔,测压有效;3号钻孔最深达21m ,测压有效.因此,文献[28]采用了2号与3号钻孔实测值,且2号孔的纵深距离有误;以3号孔的实测值为依据,则Power Law 仍比达西定律更符合实际,即文献[28]之结论仍成立.综上所述,以非线性瓦斯流动基本定律———幂定律(Power Law )为基础,提出了非线性瓦斯流动的数学模型,经初步实测验证表明,非线性瓦斯流动模型[28]比国内外四类典型的流动模型更符合实际[9,11,25].因此,在进一步研究和发展非线性的达西定律基础上的瓦斯流动理论也是当今有意义的探索方向之一.3 地球物理场效应的瓦斯流动理论随着对瓦斯流动机理研究的深化,许多学者认识到了地应力场、地温场及地电场等对瓦斯流动场的作用和影响;围绕着煤体孔隙压力与围岩应力对煤岩体渗透系数的影响,以及对渗流定律———达西定律的各种修正,建立和发展了固气耦合作用的瓦斯流动模型及其数值方法,这是近年来国内外许多学者竞相研究的热点.文献[36～40]是反映欧美诸国在这一领域的研究成果的代表作.W 1H 1Somerton (1975年)[40],研究了裂纹煤体在三轴应力(σ1,σ2=σ3)作用下氮气及甲烷气体的渗透性,得出了煤样渗透性敏感地依赖于作用应力,而且与应力史有关等几个结论,并指出,随着地应力的增加,煤层透气率则按指数关系减小.S.Harpalani (1984)[39],对含瓦斯煤样在受载状态下的渗透特征进行了深入的研究.S.Harpalani (1985)[36].J.G awuga (1979)[37]、V.V.Khodot (1980)[38]等学者,从煤层赋存的地质条件和地物场环境出发,在实验条件下,开创性地考察和研究了含气煤样的力学性质,以及瓦斯渗流和煤岩体之间的固气力学效应.从20世纪80年代以来,我国学者也对含气煤体的变形规律、煤样透气率与等围压或孔隙压力之间的变化关系,含气煤的力学性质以及含气煤的流变特性等进行了系列研究[48～52],为我国深入发展地物场效应的瓦斯流动理论提供了基本依据.20世纪90年代初,在国家自然科学基金资助下,文献[41～46]在我国首次深入地研究了地电场(直流电)对瓦斯流场渗流的作用和影响,修正了达西定律,提出了地应力场、地电场和地温场对瓦斯流场作用下的渗流基本规律,进而建立起瓦斯渗流的数学模型;文献[47]创建了多煤层系统瓦斯越流的固气耦合理论及其应用.以流体─岩石相互作用的新观点来认识煤层内瓦斯运移的机理,这是值得注重的研究前沿.文献[53]是“采空区瓦斯抽放”461 焦作工学院学报(自然科学版) 2001年第20卷的“七・五”国家攻关项目的总结(1991),提出将瓦斯流动看作可变形固体骨架中可压缩流体的流动,得到了采动影响下煤岩层瓦斯流动的耦合数学模型.并研究了打通二矿7号煤层开采对邻近层卸压后瓦斯向开采层采空区流动状况.文献[54]在前人工作的基础上,提出了煤体─瓦斯固气耦合理论,体现了瓦斯气体与煤岩固体之间的相互作用的瓦斯流动过程,并结合数值模拟实例,得出耦合模型与非耦合模型差别甚大、且更符合实际情况的结论.综上所述,从20世纪80年代至今,创建和发展地物场效应的瓦斯流动理论是国内外学者竞相研究之热点,也是当代瓦斯渗流力学发展的重大进展之一.用流体———岩石的相互作用去认识煤层内瓦斯运移的机制,充分发展考虑地应力场、地温场以及地电场等地球物理场作用下的瓦斯流动模型及其数值方法,尤其要注重发展可变形的块裂———孔隙介质的气液固耦合模型及其数值方法[64],使物理模型更能反映客观事实,进一步完善理论模型及测试技术,实乃当今推动瓦斯渗流力学向前发展之主流方向.4 多煤层系统瓦斯越流的流固耦合理论根据文献[47]对瓦斯越流场之定义,以下诸问题,如煤层群开采中采场瓦斯涌出问题,保护层开采的有效保护范围的确定问题,井下邻近层(采空区)瓦斯抽放工程的合理布孔设计及抽放率预估问题,地面钻孔抽放多气层瓦斯工程的合理设计及抽放率预估问题,以及地下多气层之间瓦斯运移规律的预测和评估等问题,皆可归结为瓦斯越流问题.经国内外生产实践表明,开采保护层(解放层)是预防煤与瓦斯突出最为有效的区域性治理措施.目前,在我国有保护层开采条件的突出矿井基本上都优先采用保护层开采法以预防“突出”.在对保护层开采的作用机理认识及其实践中,文献[55～58]作出了贡献.关于瓦斯抽放钻孔的合理设计问题则处于摸索阶段.我国有关地下多气层之间瓦斯运移规律以及地面钻孔抽放多气层瓦斯工程的效果预估及合理设计等问题的研究甚少,也未得到应有的重视.而欧美国家则重视对煤层气资源开采和瓦斯抽放工程的瓦斯流动问题的数值模拟技术研究以及商业软件包的开发.此乃当今本学科的重要研究课题.5 结 论尽管我国学者对瓦斯越流问题已进行过一定程度的研究并取得了一些进展.但由于此问题的复杂性,国内外学者均未从瓦斯越流的角度去抽象出其普遍规律并创建多煤层系统瓦斯越流固气耦合理论;然而,瓦斯越流固气耦合理论恰恰正是从根本上认清机理,解决上述诸问题的理论基础.因此,文献[61～63]应用流体─岩石相互作用的观点,创建和发展瓦斯越流的固气耦合模型及其数值方法,丰富和完善瓦斯渗流力学,这是当今本学科理论研究的前沿课题,它既有十分重要的理论意义,也有重要的实际意义.限于文献容量和业务水平,文中难免有失偏颇,敬请批评指正.参考文献:[1] ΚP ИЧеВCK ИЧP.M.O ЛP ИPO деВΗeyanHbIX BbI дeneH ИЙИBbI БPOCOByr ΛЯИraya [J ],БrOΛΛe TeHb MakH ИИ,1948(18).[2] ЧБaPuHOBa -KO ЧИHa Л.Я.OHeyC TaHOB ЧB ЧIe ЙC ЯХu ΛbTPa ЧИu Гaya ByrOΛbHOM ЛΛac Te [J ],ЛPu KΛ.Ma T.ИMex.,1953(6).[3] 周世宁,孙辑正.煤层瓦斯流动理论及其应用[J ].煤炭学报,1965,2(1):24-36.[4] 郭勇义.煤层瓦斯一维流场流动规律的完全解[J ].中国矿业学院学报,1984,2(2):19-28.[5] 谭学术.矿井煤层真实瓦斯渗流方程的研究[J ].重庆建筑工程学院学报,1986,(1):106-112.[6] 余楚新,鲜学福.煤层瓦斯流动理论及渗流控制方程的研究[J ].重庆大学学报,1989,12(5):1-9.[7] 孙培德.煤层瓦斯流动理论及其应用[A ].中国煤炭学会1988年学术年会论文集.北京:煤炭工业出版社,1988.[8] 孙培德.煤层瓦斯动力学及其应用的研究[J ].山西矿业学院学报,1989,7(2):126-135.561第3期 孙培德等:煤层瓦斯渗流力学的研究进展 [9] 孙培德.瓦斯动力学模型的研究[J ].煤田地质与勘探,1993,21(1):32-40.[10]孙培德.煤层瓦斯流动方程补正[J ].煤田地质与勘探,1993,21(5):61-62.[11]Sun Peide.Coal gas dynamics and its applications [J 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毕业论文——矿井瓦斯防治理论
山东科技大学采矿工程（本科）毕业论文论文题目:煤矿瓦斯及其防治技术探讨专业：采矿工程姓名：周俊福煤矿瓦斯及其防治技术探讨2010级采矿工程专业周俊福摘要:通过理论分析，进行了瓦斯综合抽放技术研究。
分析了瓦斯赋存及流动规律、抽放方法、引起事故危险因素等进行了分析，为合理确定工作面瓦斯抽放方法提供了理论依据。
论文针对矿井瓦斯地质影响因素,探讨了其对煤层瓦斯含量的影响，并从瓦斯安全管理、火源安全管理等方面给出了瓦斯事故防治措施.关键词:煤矿安全瓦斯赋存状态瓦斯抽放方法瓦斯地质影响因素ABSTRACT：Through theoretical analysis，has carried on the comprehensive gas drainage technology research。
Analyzed, drainage method and flow law of gas occurrence and cause accident risk factors are analyzed, and reasonable to determine the gas drainage method provides a theoretical basis。
Paper in view of the mine gas geological influence factors, discusses its influence on coal seam gas content，and from the gas safety management，fire safety management of gas accident prevention measures are given.KEYWORDS：Coal mine safety Gas occurrence state Gas drainage method Gas geology factor1、我国煤矿安全生产现状分析我国95%的煤矿开采是地下作业。
饱和水含瓦斯煤气水两相渗流特性试验研究
饱和水含瓦斯煤气水两相渗流特性试验研究随着人类在科技和生态可持续发展的高速发展的背景下，未来的能源转换需要更多的渗流特性的研究和应用。
由于它让我们能够更好地改善洋流和污染物运动，从而改善水资源利用和环境保护。
在本次研究中，我们就要进行以下饱和水含瓦斯煤气水两相渗流特性的研究，为了更深入的挖掘和解析渗流的机理和特性，分析它们在洋流的影响，而且有效利用它们。
饱和水含瓦斯煤气水两相渗流是指渗流特性是水和瓦斯煤气混合物，它们存在于流体中，其特征是水分与煤气分子之间的离子间存在着一定的力学耦合作用。
在饱和水含瓦斯煤气水两相渗流特性研究中，主要是对渗流特性进行定量测定和分析，分析渗流比率、流量和水力学特性以及其他物理渗流特性。
在本次实验中，我们采用的是渗流和渗透试验装置，其中包括电脑控制的饱和渗流装置，分别用来测量渗流特性，以及配备有测量渗透系数的装置，用来测量物质在不同渗滤过程下的渗透性。
测量渗流特性，我们首先从水温、渗流比率、压力以及溶液浓度等参数出发，然后根据这些参数，测量渗流比率。
接着，我们还要测定渗透系数，以及一个系统的流量和流速，以便对渗流特性和流体流行有进一步的了解。
在本次研究当中，我们还要考虑由渗流比率和压力耦合的多参数分布情况和非均匀性，帮助研究变量的控制，以及与渗流环境相关的安全问题。
最后，我们要就得出的实验数据进行有效性分析，求出渗流特性模型，以及各参数下的物理渗流特性，以便更加有效地应用，改善水资源利用和环境保护。
综上所述，本次饱和水含瓦斯煤气水两相渗流特性试验研究的目的在于探究和揭示渗流特性，尤其是两相流的渗流特性的机理和特征，以及流体的洋流和污染物含量的影响，以及运用模型分析建立渗流特性模型，有效利用水资源，改善环境保护，为人类的可持续发展做出贡献。
本煤层超前卸压瓦斯渗流规律的影响因素研究
本煤层超前卸压瓦斯渗流规律的影响因素研究吴冬梅;赵伟;侍大军;仇海生【摘要】针对工作面前方煤体应力的演化全过程设计了实验方案,开展超前卸压区瓦斯渗流实验,对实验数据进行了拟合,得到了煤样加载阶段和卸载阶段渗透率与垂直应力的拟合函数.根据新大地煤矿15201工作面现场实际情况,结合不同阶段煤样渗透率与垂直应力的拟合函数建立了数值计算模型,就工作面采高、采深对超前卸压区瓦斯渗流规律的影响进行了数值模拟研究.模拟结果表明:一方面,随着采高、采深的增大,超前支承压力的影响范围不断增大,且超前支承压力峰值位置不断远离工作面煤壁,工作面前方的高渗透率区域不断增大;另一方面,超前支承压力峰值随采高的增加不断减小,但随采深的增加不断增大.【期刊名称】《煤矿安全》【年(卷),期】2019(050)004【总页数】5页(P14-18)【关键词】瓦斯抽采;瓦斯渗流;数值模拟;绿色开采;煤与瓦斯共采【作者】吴冬梅;赵伟;侍大军;仇海生【作者单位】永城职业学院,河南永城 476600;河南煤化集团陈四楼煤矿,河南永城 476600;兖州矿业集团济宁二号煤矿,山东济宁 272072;中国矿业大学矿业工程学院,江苏徐州221116;煤科集团沈阳研究院有限公司,辽宁沈阳 110016;煤矿安全技术国家重点实验室,辽宁抚顺 113122【正文语种】中文【中图分类】TD713随着煤炭的采出，工作面的不断推进，工作面前方煤体的水平应力表现为卸载过程，在垂直方向上煤体依次经历了原岩应力阶段、超前支承压力加载阶段及超前支承压力峰值后的卸载阶段。
原岩应力阶段，煤体渗透率较低，本煤层钻孔瓦斯抽采量极少。
超前支承压力加载阶段，煤体中的孔隙裂隙被压密，渗透率进一步降低。
超前支承压力峰值后的卸载阶段，煤体渗透率逐渐增大，尤其在卸载阶段后期，煤壁附近的煤体因水平应力降低而产生破坏，煤体渗透率可增加2～3个数量级，表现为“卸压增透”效应。
目前，各国学者从不同角度对本煤层瓦斯渗流与煤体应力之间的相互作用规律进行了实验研究[1-9]，但相关实验未能够反映采动引起的煤体应力演化全过程，并未建立煤体应力与渗透率之间的函数关系。
瓦斯赋存渗流的主要通道
瓦斯赋存渗流的主要通道瓦斯赋存渗流是指在地下煤层或其他矿层中，由于煤层中的瓦斯在地下水或者其他介质的影响下，通过渗透、扩散等方式向煤层周围的空间中移动的过程。
瓦斯赋存渗流的主要通道包括裂隙、孔隙和煤体内部。
裂隙是瓦斯赋存渗流的重要通道之一。
地下煤层或其他岩石中常常存在着裂隙，这些裂隙可以是由地壳运动、岩层变形、岩石破碎等因素造成的。
瓦斯通过这些裂隙的连接，可以在煤层或岩石中自由移动。
裂隙的存在对瓦斯赋存渗流起到了促进作用。
孔隙也是瓦斯赋存渗流的重要通道之一。
地下煤层或其他岩石中常常存在着孔隙，这些孔隙可以是由于煤层或岩石的沉积、溶蚀等过程形成的。
瓦斯通过这些孔隙的连接，可以在煤层或岩石中自由移动。
孔隙的存在对瓦斯赋存渗流也起到了促进作用。
煤体内部也是瓦斯赋存渗流的重要通道之一。
煤层中的煤体具有较大的比表面积和较高的孔隙度，这使得瓦斯在煤体内部可以形成一种较为复杂的渗流网络。
瓦斯可以通过煤层中的孔隙、裂隙等通道，沿着煤体的纵向和横向方向进行渗流。
煤体内部的通道对瓦斯赋存渗流起到了重要的作用。
瓦斯赋存渗流的通道不仅受到煤层或岩石的物理性质的影响，还受到地下水和其他介质的影响。
地下水可以通过渗流的方式，进入煤层或岩石中，与瓦斯发生相互作用，影响瓦斯的运移和分布。
瓦斯也可以通过扩散的方式，向地下水中释放，从而影响地下水的品质。
地下水和其他介质对瓦斯赋存渗流的通道和路径具有一定的控制作用。
瓦斯赋存渗流的主要通道的研究对于煤层气的开发利用和瓦斯灾害的防治具有重要意义。
通过深入研究瓦斯赋存渗流的通道特征和运移规律，可以为煤层气的高效开发提供科学依据和技术支撑。
同时，研究瓦斯赋存渗流的通道对于预测和评估煤层气和瓦斯灾害的发生概率和危害程度，以及制定相应的防治措施具有重要意义。
瓦斯赋存渗流的主要通道包括裂隙、孔隙和煤体内部，这些通道在瓦斯的运移和分布过程中起到了重要的作用。
研究瓦斯赋存渗流的通道特征和运移规律，对于煤层气的开发利用和瓦斯灾害的防治具有重要意义。
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瓦斯渗流影响因素文献综述1引言煤炭是我国的主体能源，在一次能源结构中占70%左右。
在未来相当长时期内，煤炭作为主体能源的地位不会改变。
煤炭工业是关系国家经济命脉和能源安全的重要基础产业【1】。
煤炭形成过程中会伴生大量以甲烷为主的烃类气体，俗称瓦斯或煤层气。
瓦斯的形成、存储和释放一直伴随着整个成煤过程。
在漫长的地质年代中，随着含煤地层经受各种构造运动，至今已有大部分瓦斯逸散到大气中，仅有部分还保留在煤层和岩层中。
一方面，井下瓦斯灾害是煤矿生产过程中的最严重灾害之一；另一方面，煤层气又是一种清洁能源。
我国煤层气资源很丰富，是我国重要的接替能源之一，并且合理开发煤层气资源可以从根本上消除除煤矿瓦斯灾害隐患。
众所周知，煤是孔隙-裂隙双重介质，与煤伴生共存的瓦斯以吸收、吸附和游离状态赋存于煤层中。
影响煤层瓦斯运移和富集的主控因素主要为所在区域的煤岩性质、煤系地层的地球物理场及地质构造。
采矿活动虽不会改变所在区域的煤岩性质和地质构造格局，但必然会引起局部地球物理场发生变化，从而导致煤层中本已平衡的瓦斯再次发生迁移和重新分布。
然而瓦斯在煤体中的再次运移和重新分布也是井下发生瓦斯灾害特别是瓦斯动力灾害的根本原因。
渗流是指流体在多孔介质内的流动。
含瓦斯煤的瓦斯渗流研究是在地球物理场作用下对瓦斯在煤体中流动状态的研究。
在煤矿开采的各种瓦斯动力现象中，煤层瓦斯的突出、涌出等均与煤层的渗透性有关，因此，系统的研究煤层的渗透性能，是防止煤矿自然灾害的理论基础【2】。
并且煤层气在煤层中的渗流状态，如流动的难易等因素在很大程度上影响着煤层气抽采的效率。
因此对瓦斯渗流的研究对预防瓦斯动力灾害、煤层气开采及提高瓦斯抽放效率有重要意义。
2国内外研究现状2.1渗流力学研究现状渗流力学研究流体在多孔介质的运动规律，孔隙介质、裂缝一孔隙介质以及各种类型的毛细管体系等均属多孔介质，渗流力学是流体力学与多孔介质理论和表面物理化学等学科交叉渗透产生的一个独立的学科领域,是多种工程技术的理论基础【3】。
由于多孔介质广泛存在于自然界，工程材料和动植物体内，因而就渗流力学的应用范围而言，大致可划分为地下渗流，工程渗流和生物渗流3个方面。
现主要论述地下渗流力学的发展状况。
1856年达西定律的建立标志着渗流力学的诞生，自此后的160多年时间里渗流力学不论在基础理论、研究内容、考虑因素、实验手段以及跟其他学科交叉渗透的程度，在理论深度还是在应用广度上都有了很大的发展。
地下渗流力学发展大致经过了经典渗流理论的研究和现代渗流理论的研究【4】。
2.1.1经典渗流理论研究1、渗流力学基本理论的建立1856年，法国工程师H.Darcy在解决Dijon的城市给水过程中，在一系列的实验基础上，总就出了线性渗流方程，即流体通过沙柱横截面体积流量Q与横截面积A和水头差h1—h2成正比，而与沙柱长度成反比，其原始公式是L h h A K Q 21'-= （2.1）多年来基于Darcy 定律建立的经典渗流理论逐步发展完善。
但是达西定律有他的适用范围，即雷诺系数在1~10之间。
超越了这个范围，流体的流动就为非线性了，不在适用Darcy 定律。
而一般采用P .Forchheimer 公式【5】。
基于达西定律，法国工程师、水力学家Arsene Jumes Emile Juvenal Dupuit ，针对缓变流动的潜水，于1863年提出用潜水位h 代替侧压水头【6】，这种处理方法使得同一剖各点的渗透速度相等。
得益于Dupuit 假设，Darcy 定律在实际中被迅速推广，这也使得渗流力学得以迅速发展。
另外在1904年，法国数学家Joseph Boussinesq 在认为液体水是不可压缩的情况下利用上述假说给出了潜水流动的微分方程【7】，这为以后的非稳定渗流的研究奠定了基础。
在此之后，俄国的数学力学专家N.E.儒可夫斯基在19世纪末对渗流问题进行了研究，并正确的指出了渗流问题跟热传导在数学上有相似性，并与1889年导出了渗流的微分方程，此后的渗流力学在20世界有了长足的发展。
以上的研究构成了早期渗流力学的理论基础，为以后的渗流力学研究铺垫了基石。
2、稳态渗流，非稳态渗流研究现状稳定流理论与上述渗流的基本理论都主要是在研究潜水渗流问题是发展起来的。
稳定流理论主要代表性内容有Dpuit —Forchheimer 流量公式、Dupuit 潜水井流公式和Theim 潜水井流公式。
稳定流理论的发展，使地下水渗流力学进入到定量研究阶段。
但由于不含时间变量，稳定流理论显然不能刻画渗流的时间变化过程。
非稳定流理论是在研究承压水问题的过程中发展起来的，这当中以CharlesVernon Theis为代表的美国水文地震学家的贡献最为突出。
，Theis借鉴热传导问题的研究方法，，建立了均质承压含水层完整井抽水问题的非稳定渗流模型，给出了著名的Theis公式。
借鉴Theis的建模思想帮求解方法，Hantush和Jacob给出了越流一承压井的解【4】。
基于经典渗流力学的不断发展和完善，20世纪20年代,建立了单向气体在均匀介质中渗流方程,其稳态渗流方程具有拉普拉斯方程的形式,其非稳定渗流方程为非线性抛物形方程。
20世纪三四十年代,基本上解决了不可压缩与微可压缩单相液体渗流问题。
1942年,Buckley&Leveret在忽略毛细力时给出了一维两相渗流方程的解。
20世纪60年代,提出了双重介质渗流问题。
20世纪70年代,closman 提出了三重介质渗流模型。
20世纪80年代,郭尚平院士、刘慈群及陈钟祥教授,张蔚榛院士等专家深入研究了双重与三重介质渗流和复杂的物理化学渗流,取得了重大进展。
20世纪90年代,郭尚平院士、吴望一教授等专家提出了生物多重介质渗流模型,为人类的健康事业做出了重要贡献。
孔祥言与卢德堂教授潜心研究了多孔介质对流等问题,取得了显著的成果。
总之，取决于理论自身特点，经典渗流|问题也相对较简单，其数学模型基本是拉普拉斯方程、傅里叶热传导方程和二阶非线性抛物型方程【8】。
2.1.2现代渗流理论研究随着研究的进一步的深入，渗流力学也有了进一步的发展，其大致有以下进展，耦合理论的建立即研究、渗流计算方法的进展、非牛顿流体渗流理论的研究、非等温渗流的研究、物理化学渗流的研究、非线性渗流的研究等等。
现在着重介绍耦合在渗流力学的建立和发展及应用。
1923年，Tezraghik【9】提出了有效应力的概念并给出了其计算公式首先应用于土壤力学分析。
由于Tezraghik的一维固结理论，考虑了渗流对土体固结的影响，由此揭开了渗流力学和固体力学关系研究的新篇章，形成了一门新的学科流固耦合力学，目前对其研究仍然方兴未艾。
该理论也打开了对流固耦合渗流理研究的大门。
Biot(1941)【10】将水容量所和孔隙流体压力p的变化也增加为状态变量，本构方程是七对状态变量之间的物理关系，此本构方程是考虑渗流中流固耦合效应的第一个力学理论。
该理论认为，在缓慢渗流准静态的情况下，孔隙水压力不能引起各向同性的多孔介质的剪切变形，但对各方向正应变的影响是相同的，同样，剪应力对水容量增量的变化无影响，而各法向应力对水容量增量的影响是相同的。
但Biot建立的三维固结模型只考虑了介质变形对流体质量(孔隙变化量△n引起的孔隙储水性变化)守恒的影响，没有考虑其对渗透率(孔隙变化量△n引起的流量变化)的影响，因此只能反映流固的线性耦合作用。
Biot的耦合理论适合孔隙变化量，多孔介质和渗透率的关系方程，有效应力原理是这个理论的基本框架，孔隙变化量是影响孔隙水压和渗透率的关键指标，所以渗流。
应力耦合问题确切的说是介质应变耦合或渗流-孔隙变化问题。
考虑到多孔介质与孔隙流体之间的相互作用在弹性状态下的复杂性，所以渗流-应力耦合概念是相互作用机制物理描述的某种简化提法【11】。
2.2瓦斯渗流理论研究现状煤属于空隙—裂隙双重介质，瓦斯因采矿活动引起的在煤层中的流动属于以上所说的渗流。
2.2.1瓦斯流动理论基础的研究现状1、线性瓦斯流动理论线性瓦斯流动理论包括线性瓦斯渗流理论、线性瓦斯扩散理论及瓦斯的渗流—扩散理论。
该理论的建立主要是基于煤体中存在空隙和裂隙双重通道，瓦斯在空隙中的流动属于渗流，在裂隙中流动属于扩散。
1.1线性渗流理论线性渗流理论认为瓦斯在煤体中的流动符合达西定律，即，同一介质，流体流过介质的流速与流体的压力梯度成正比。
1965年，文【12】从渗流力学角度，把多空介质的没看成一种大尺度均匀分布的虚拟介质，在我国首次提出了煤层瓦斯的渗流理论—线性瓦斯渗流理论，这一理论的提出对我煤层瓦斯流动理论的研究产生了深远的意义。
在达西定律理论的基础上，八十年代，瓦斯流动理论研究又趋于活跃，主要是修正和完善煤层瓦斯流动的数学模型，焦点是煤层瓦斯流动方程的修订。
文【13】结合相似理论，研究煤层瓦斯流动的完全解，采用朗格缪尔方程来描述煤层瓦斯等温吸附量，提出了煤层瓦斯的流动方程式；文【14】提出并修正了煤层真是瓦斯流动方程；八十年代末，孙培德【15】-【16】总结前人的基础上修正完善了均质煤层瓦斯流动的数学模型，并同时发展了非均质煤层瓦斯流动的数学模型；随着计算机的发展和应用，一些数值模拟软件的引入来对瓦斯在煤层中流动进行模拟，是的我国对瓦斯渗流研究有的大步的进展。
1.2线性扩散理论线性瓦斯扩散理论认为瓦斯在煤层中流动服从线性扩散定律—菲克定律（Fick，s law）。
即，瓦斯在煤层中流动流速与瓦斯本身的浓度梯度成正比。
对扩散理论的研究多数在欧美等国家，我国在这方面的研究比较少，他们认为,各种采掘工艺条件下采落煤的瓦斯涌出、突出发展过程中已破碎煤的瓦斯涌出和在预测煤层瓦斯含量和突出危险性时所用的煤钻屑的瓦斯涌出等间题,皆可归结为煤屑的瓦斯扩散问题。
众所周知,扩散是由于分子在介质中的自由运动使某物质由高浓度体系运移到低浓度体系的浓度平衡过程。
Fick扩散定律正是把扩散流体的速度与这种流体的浓度梯度线性地联系起来。
然而,煤屑中的瓦斯涌出过程是一个很复杂的过程。
从分子运动观点来看,瓦斯气体分子在孔隙壁上的吸附和解吸是瞬间完成的但实际上瓦斯通过煤屑的流动需要一定的时间,这是因为瓦斯由煤屑的不同大小的孔隙和裂隙涌出时要克服阻力。
因此他们认为把瓦斯从煤屑中的涌出过程看作是气体在多孔介质中的扩散,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地行了深入的理论探讨和实测分析研究【17】。
1.3瓦斯渗流—扩散理论瓦斯渗流扩散理论认为瓦斯在煤层中的流动是渗流与扩散的混合过程。
随着瓦斯运移规律的研究的深入发展，国内外许多专家都认同瓦斯渗流扩散理论。
在国内，1986年以来已孙培德为主的学者经过大量了研究，以瓦斯地质等【18】的新观点来认识瓦斯运移机理中明确指出：煤层内瓦斯流动,实质上是可压缩性流体在各向异性且非均质的孔隙—裂隙双重介质中的渗透—扩散的混合非稳定流动。