煤的坚固性系数对瓦斯运移的影响

初始瓦斯压力、 煤层埋藏深度等条件影响下的运移 规律。 1 1． 1 控制方程推导 实验拟合方程
通过三轴渗流实验， 进行数据拟合， 得出瓦斯渗 透率与有效应力、 温度及坚固性系数之间的实验拟 合方程为： K （ σ． T． f） = kf n （ 1 + T） m e － λσ （ 1） 式中： K （ σ． T． f ） 为受应力、 温度及坚固性系数 综合影响下的渗透率； σ 为有效应力； T 为绝对温 度； f 为煤的坚固性系数； k、 λ 为实验拟合系数。 1． 2 瓦斯运动方程 煤层内瓦斯运动符合线性渗透规律， 这一规律 称为达西定律。
基金项目： 贵 州 省 国 际 科 技 合 作 计 划 资 助 项 目 （ 黔 科 合 外 G 字 ［ 2010］ 7008 号） ； 重庆大学西南资源开发及环境灾害控制工程教育 部重点实验室访问学者基金资助项目； 贵州省科技厅社会发展攻关 2009］ 3032 ） ； 贵州大学研究生创新基金资助项 项目（ 黔科合 SZ 字［ 06 ］ ） 目（ 贵大 2011［
试验·研究
（ 2012 － 11 ）
· 5·
煤的坚固性系数对瓦斯运移的影响
1 何明华 ， 王 2， 3 珍 ， 袁
梅
3， 4， 5
3， 5 ， 杜育芹
( 1． 贵州省动能煤炭技术发展服务有限公司， 贵州 贵阳 550001 ; 2． 贵州职业技术学院， 贵州 贵阳 550023 ; 3． 贵州大学 矿业学院， 贵州 贵阳 550003 ; 4． 重庆大学 煤矿灾害动力学与控制国家重点实验室， 重庆 400040 ; 5． 贵州省非金属矿产资源综合利用重点实验室， 贵州 贵阳 550003 )
煤的坚固性系数是判断煤与瓦斯突出的重要指 标， 瓦斯在煤层中的渗透性， 在很大程度上决定了煤 与瓦斯突出事故的发生机率， 研究煤的坚固性系数 对煤层瓦斯运移的影响规律， 可进一步推进对煤与 瓦斯突出机理的认识。耦合模拟是指介质中常见的 多物理场之间的相互作用， 其核心是耦合数学模型 ［1 ］ ［2 － 3 ］ 求解可用相关数值分析软件 。 白冰 的建立， 等分别对煤的坚固性系数作过实验及理论研究 ， 得 出煤在吸附瓦斯后强度有所下降， 坚固性系数变低 ［4 － 7 ］ 等结论； 秦玉金、 孙培德 等对煤层瓦斯运移规律 ， 作过多场耦合模拟研究 得出瓦斯在煤层 Coal Consistent Coefficiet on Gas Migration
3， 5 3， 5 4， 5 5 HE Ming － hua1， ， WANG Zhen2， ， YUAN Mei3， ， DU Yu － qing3，
( 1 ． Guizhou Doener Coal Technology Development Services Co． ， Ltd， Guiyang 550001 ， China; 2 ． Guizhou Vocational and Technical College，Guiyang 550023 ，China; 3 ． Mining College of Guizhou University，Guiyang 550003 ，China; 4 ． State Key Laboratory of Coal Mine Disaster Dynamics and Control，Chongqing University，Chongqing 400040 ，China; 5 ． Guizhou Provincial Key Laboratory of Comprehensive Utilization of Non － metallic Mineral Resources，Guiyang 550003 ，China) Abstract: Based on the triaxial permeability experiment data under the condition of the different consistent coefficient，and combined with the basic theory of seepage mechanics，this paper deduced the gas seepage equation which took into account the condition of consistent coefficient， and built the model which was based on the No． 8 coal seam of Wulunshan Coal Mine in Guizhou． The finite element software COMSOL Multiphysics was used to carry out calculation and simulation，it obtained the variation law of gas pressure，content， velocity and permeability in coal seams with the influence of consistent coefficient，the simulation results kept good consistency with experimental conclusions． Key words: consistent coefficient; permeability; gas migration; numerical simulation
摘
要： 以不同坚固性系数条件下的三轴渗透实验 数据 为基 础， 结 合 渗流 力 学的 基本 理 论， 推导 # 选取 贵州 五轮 山 8 煤层 构 建模 型， 并通过 有限元软件 出考虑坚固性系数条件的瓦斯渗流方程，
COMSOL Multiphysics 计算模拟， 得出受坚固性系 数 影响 时， 煤层 内 瓦斯 压 力、 瓦斯含量、 瓦斯流 速及瓦斯渗透率的变化规律， 模拟结果与实验结论保持了较好的一致性。 ： ; ; 关键词 坚固性系数 渗透率 瓦斯运移; 数值模拟 中图分类号： TD712 文献标志码： A 文章编号： 1003 － 496X( 2012 ) 11 － 0005 － 04