温度对煤岩渗流特性影响规律试验研究现状

2018-05-14冯雨实张丹丹

科技风 2018年14期

冯雨实张丹丹

摘要：文章从试验研究、机理研究两个方面，分析了温度对含瓦斯煤渗流特性影响规律的研究现状。结果显示，前人所得到的相应成果均有不同，究其原因，主要有：温度适用程度不同，量测成果可信度较低，没采用先进的技术方法等。

关键词：渗流；试验研究

1 绪论

煤与瓦斯突出是煤矿开采过程中的一种极具破坏性的灾难性事故，煤与瓦斯研究主要在于推敲煤層中瓦斯的渗流路径，掌握其相关规律必定为后续工作提供巨大方便。在不同的力学性质与环境下，岩体所呈现出的状态也大为不同，从而激起了众多科研工作者对温度影响渗流规律的相关研究，其研究基础在于综合分析温度对含瓦斯煤渗流特性影响规律的真实现状。

2 温度对煤岩渗流特性影响规律的研究现状

对于温度而言，瓦斯在其煤层中渗流特性影响规律的研究，主要可以总结为理论推敲和实验数据分析，在以往的分析与结论中，前者由于相关条件的不满足，而造成结论应用不多，后者则具有非常多的数据支撑。

关于温度对渗流规律的分析中，学者梁冰[12]等使温度在100℃～700℃内，对岩石进行分析，从而获得渗透率和温度的之间的联系，得出在温度开始升高时，渗透率增加缓慢，当升高到某一温度之后，渗透率升高的速度迅速增大，这一温度即为门槛值温度，但试验过程是先将试件加到一定温度后，在一段时间内减低温度，使之达到正常温度，不能很好地阐两者的联系；学者刘均荣[3]等同样使温度在100℃～700℃内，对岩石进行分析，分析渗透率和温度的之间的联系，并观察到渗透率随温度的变化而变化；学者杨新乐等[45]在温度不一样的前提下，对煤样进行分析，从而获得不同温度条件下的煤层气解吸渗流规律，但所研究的试验温度仅仅为50℃，高于此温度就很难分析出相应结论；学者程瑞端[6]保持围岩压力相同的条件，为总结温度、渗透系数和应力三者之间的联系，对型煤试样进行分析，其结论表明，煤层瓦斯渗透率与煤体温度呈一定的函数关系，但温度依旧是50℃；学者张广洋等[78]为研究地应力、温度、煤中水分等与瓦斯渗透之间的关联，对相关煤样进行分析，用于区分型煤与原煤渗流过滤的不同[9]，试验结果常常与实际有一定的差距；学者徐增辉等[10]进行了温度对软岩渗透系数影响的试验研究，得出软岩的渗透系数随着温度和岩体温度的升高而增大，他依旧将水和岩石作为分析对象；学者李志强[1112]等使温度在30℃～70℃内，为确定温度与煤体渗透率的关联，对型煤煤样进行分析，并发现不同有效应力条件下煤体渗透率与温度的关系并非单调递增或单调递减，而是存在一个转折区，转折区的位置取决于有效应力与热应力的大小对比关系；学者胡耀青等[13]采用太原理工大学采矿工艺研究所研制的煤岩MDS200三轴渗透试验机，温度在20℃～80℃下，以褐煤为研究对象，施加具有差异性的温度和应力进行分析，提出了温度影响煤样渗透率的作用效果，但由于使用氮气，采用具有垂直层理的试块，用排水法测流量也造成了一定的误差，使试验数据的准确率受到了一定程度的影响。

3 结论

综上，通过前任的试验、分析等，不难总结出，对于温度影响煤层瓦斯渗流规律的分析仍有以下几个问题：

（1）众多研究中，所得到的结论不尽一致，存在相反结论的现象。

（2）前人对于分析其影响规律所采用的技术方法和手段，仍在不断改进中，其精度也在不断提高。

（3）对实际工程具有指导价值的研究并不太多，大多学者的研究把温度控制在一定范围，温度跨度不大。

参考文献：

[1]梁冰，刘建军，范厚彬，等.非等温条件下煤层中瓦斯流动的数学模型及数值解法[J].岩石力学与工程学报，2000，19（1）： 15.

[2]梁冰，高红梅，兰永伟.岩石渗透率与温度关系的理论分析和试验研究[J].岩石力学与工程学报，2006，24（12）：20092012.

[3]刘均荣，秦积舜，吴晓东.温度对岩石渗透率影响的实验研究[J].石油大学学报（自然科学版），2001，25（4）：5153.

[4]杨新乐，张永利，李成全，等.考虑温度影响下煤层气解吸渗流规律试验研究[J].岩土工程学报，2008，30（12）： 18111814.

[5]杨新乐，张永利.气固耦合作用下温度对煤瓦斯渗透率影响规律的实验研究[J].地质力学学报，2008，14（4）：374379.

[6]程瑞端，陈海焱，鲜学福，等.温度对煤样渗透系数影响的实验研究[J].煤炭工程师，1998：01： 1317.