采矿与安全工程学报 ›› 2022, Vol. 39 ›› Issue (2): 387-395.doi: 10.13545 /j.cnki.jmse.2020.0651

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基于工业CT扫描和LBM方法的含瓦斯煤裂隙演化与渗流特性

  

  1. 1. 河南理工大学河南省瓦斯地质与瓦斯治理重点实验室省部共建国家重点实验室培育基地,河南 焦作  4540002.安徽理工大学深部煤矿采动响应与灾害防控国家重点实验室,安徽 淮南  2320013. 河南理工大学安全科学与工程学院,河南 焦作  4540004. 煤炭安全生产与清洁高效利用省部共建协同创新中心,河南 焦作  4540005. 郑州煤炭工业(集团)有限责任公司,河南 郑州  450000
  • 出版日期:2021-03-15 发布日期:2022-04-15
  • 通讯作者: 田晓瑞 E-mail:18800103833@163.com Tel:18800103833
  • 作者简介:王登科(1980–),男,湖南省永州市人,博士,教授,主要从事安全科学与工程方面的研究工作。
  • 基金资助:
    国家自然科学基金项目(5177411851974109);河南省高等学校重点科研项目计划基础研究专项(21zx004);河南省科技创新领军人才计划(204200510032)深部煤矿采动响应与灾害防控国家重点实验室开放基金(SKLMRDPC20KF06

Fracture evolution and permeability characteristics in gas-bearing coal based on industrial CT scanning and LBM method

  • Online:2021-03-15 Published:2022-04-15

摘要: 煤层裂隙系统的扩展和发育是控制煤层渗透率的主要因素,分析加载条件下煤层渗透率的变化对研究煤层气的运移特性及其开发具有重要意义。开展了基于工业CT扫描条件下的含瓦斯煤三轴渗流实验,测试结果表明:含瓦斯煤在加载条件下的变形过程大致分为初始裂隙压密阶段、弹性变形阶段、屈服变形阶段、破坏阶段和残余变形阶段;基于CT扫描技术的裂隙重构真实客观反映了含瓦斯煤三维裂隙场的演化过程;含瓦斯煤渗透率大小与其内部裂隙发育和扩展密切相关,并随变形表现出了先减小后增加,再减小再增加的变化特征。采用格子Boltzmann方法模拟重现了含瓦斯煤全应力-应变过程中内部渗流场的演化规律,并预测了含瓦斯煤的渗透率,预测渗透率平均误差为11.11%。与含瓦斯煤内部裂隙发育程度及演化过程高度吻合,有效揭示了裂隙控制下的含瓦斯煤渗透性演化过程和特征。研究结果可为裂隙煤体瓦斯抽采和煤矿安全生产提供理论支撑。

关键词: ">含瓦斯煤;格子Boltzmann">方法;CT">扫描;裂隙演化;瓦斯渗流

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