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主办单位:煤炭科学研究总院有限公司、中国煤炭学会学术期刊工作委员会
卸荷煤体分数阶渗透率模型参数探讨及其在渗流模拟中的应用
  • 作者

    赵家巍周宏伟 刘泽霖谢森林 赵文慧钟江城史艳楠王毅颖

  • 单位

    中国矿业大学(北京) 力学与建筑工程学院,北京中国矿业大学(北京) 能源与矿业学院,北京煤炭资源与安全开采国 家重点实验室,北京中国矿业大学(北京) 应急管理与安全工程学院,北京临沂大学土木工程与建筑学院,山东 临沂河北工程大学 机械与装备工程学院,河北 邯郸

  • 摘要

    采动煤体卸荷过程中因原始及新生裂隙持续扩展而产生损伤破坏导致渗透率急剧升高, 经典煤储层应力-渗透率模型适用范围仅限于煤体线弹性变形阶段无法反映煤体峰后渗透率的 变化规律。 借助在描述非线性力学行为方面具备独特优势的分数阶导数通过已有试验和理论分 析基于现有应力-渗透率模型提出的适应于采动卸荷煤体的双参数分数阶渗透率模型当阶数 γ 分数阶渗透率模型退化为经典的 S-模型表明 S-模型是分数阶渗透率模型的一种特 殊情形当阶数 γ 分数阶渗透率模型表现为 S-模型的幂函数形式展现峰后渗透率的强 非线性变化特征从而将经典 S-渗透率模型的适用范围拓展至峰后阶段然而双参数分数阶 渗透率模型参数的物理意义不尽明确为此根据改进的 Mazars 损伤准则获得了煤体卸荷过程中 损伤变量的演化规律借此探讨了所建渗透率模型中 个参数的关系得到了只含损伤变量 的 单参数分数阶渗透率模型将模型中的静态参数修正为动态参数符合损伤扩容过程中煤体割理压 缩系数不断变化的事实弥补了现有应力-渗透率模型中所引入的静态参数与损伤变量不关联的 缺陷使其物理意义更加清晰。 将分数阶渗透率模型应用于充填采动煤体瓦斯渗流规律数值模拟, 获得了充填采动煤体瓦斯渗流规律提高充填体弹性地基系数加剧了本层煤的瓦斯突出风险而减 小了下层煤向本层煤涌入的采煤工作面瓦斯体积分数因此实施充填开采以后存在利害两面性特别是对于瓦斯突出矿井充填前需加强瓦斯突出风险的评估工作


  • 关键词

    卸荷煤体分数阶导数损伤演化渗透率模型充填开采

  • 引用格式
    赵家巍,周宏伟,刘泽霖,等. 卸荷煤体分数阶渗透率模型参数探讨及其在渗流模拟中的应用[ J] . 煤炭学报,2022,47(6):2386-2395.
    ZHAO Jiawei,ZHOU Hongwei,LIU Zelin,et al.Research on parameters determination of fractional permeability model for unloading coal body and its application in seepage simulation[J]. Journal of China Coal Society, 2022,47(6):2386-2395.
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