流固耦合煤體真三軸滲流實(shí)驗(yàn)裝置的研制及應(yīng)用.pdf

1、煤體滲透率是研究瓦斯在煤體中運(yùn)移流動(dòng)的基本參數(shù)，煤礦開(kāi)采中的各種瓦斯動(dòng)力現(xiàn)象、煤層氣開(kāi)采和瓦斯災(zāi)害防治均與煤層的滲透性有關(guān)。目前，針對(duì)煤體滲透率變化規(guī)律的實(shí)驗(yàn)研究取得了豐碩的成果，但多為準(zhǔn)三軸，本論文以流固耦合煤體真三軸滲流實(shí)驗(yàn)裝置為研究主線，以裝置應(yīng)用及實(shí)驗(yàn)研究為重點(diǎn)，以數(shù)值模擬做驗(yàn)證手段，逐一展開(kāi)“流固耦合煤體真三軸滲流實(shí)驗(yàn)裝置的研制及應(yīng)用”這一課題的研究。
　　進(jìn)行了流固耦合煤體真三軸滲流實(shí)驗(yàn)裝置的設(shè)計(jì)，該裝置主要由真三軸壓

2、力室及框架、動(dòng)力及控制系統(tǒng)、供氣系統(tǒng)、數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)以及試件成型裝置5大部分組成。經(jīng)調(diào)試，所能達(dá)到的主要技術(shù)指標(biāo)如下:①試件尺寸:200 mm×100 mm×100 mm;②適用溫度范圍:0～70℃;③σ1控制范圍0～100 MPa，ε1控制范圍0～60 mm;σ2控制范圍0～50 MPa，ε2控制范圍0～40 mm;σ3控制范圍0～15 MPa，環(huán)向變形范圍0～20 mm;瓦斯壓力控制范圍0～6 MPa，精度均為0.1％;④應(yīng)力、變形和

3、流量參數(shù)實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)采集，氣體流量0～5 L/min，精度±0.1％。
　　采用自主研制的流固耦合煤體真三軸滲流實(shí)驗(yàn)裝置，以型煤為研究對(duì)象，首先進(jìn)行了相同圍壓約束條件下（σ2=σ3）連續(xù)加載實(shí)驗(yàn)，分析得出了相同圍壓約束條件下變軸壓加載速率對(duì)煤體變形破壞特征及瓦斯?jié)B流演化規(guī)律的影響;然后進(jìn)行了不同圍壓約束條件下（σ2≠σ3）逐級(jí)加載實(shí)驗(yàn)，對(duì)不同三向應(yīng)力及瓦斯壓力下煤體滲透率變化規(guī)律進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究初探。
　　基于顆粒離散元理論，利