气—水两相流耦合模型及瓦斯抽采模拟研究

作者：于波; 毕慧杰; 邓志刚; 张坤; 苏振国; 马斌文

来源：矿业安全与环保, 2020, 47(04): 12-16.

DOI：10.19835/j.issn.1008-4495.2020.04.003

• 气—水两相流
• 耦合模型
• 瓦斯抽采
• 瓦斯—水运移规律
• 初始渗透率
• 初始水饱和度
• 产气速率

针对目前进行瓦斯抽采模拟时大多忽略煤层含水的问题,建立了考虑气—水两相流的瓦斯抽采流固耦合模型。在瓦斯单相作用的基础上,考虑煤层水渗流及孔隙水压力所产生的影响,推导出相应的应力场方程和渗流场方程,并建立渗透率动态演化模型作为耦合模型,据此分析瓦斯—水运移规律。研究结果表明:考虑气—水两相流,产气速率具有峰值点;若不考虑水的影响,则将高估瓦斯抽采量;距钻孔越远,水对瓦斯运移的抑制作用越明显,且抑制作用大于因煤体自身有效应力减小、渗透率增大所带来的促进作用;煤层初始渗透率对瓦斯抽采具有决定性作用;煤层温度越高,瓦斯压力越不易降低,由温度增高引起的瓦斯解吸效应大于煤层自身的吸附应变效应。

• 单位
  内蒙古黄陶勒盖煤炭有限责任公司; 煤炭科学技术研究院有限公司