Safety in Coal Maines
西安科技大学：张铎副教授|不同温度下注气压力及渗透压力对松散煤体渗透率的影响
作者
张 铎1, 杜 阳1, 杨学山1
文 虎1, 王振平1, 任晓东2
贾勇骁1
单位
1.西安科技大学 安全科学与工程学院，陕西 西安 710054
2.兖矿能源集团股份有限公司，山东 济宁 272000
摘要
为了探究采空区遗煤自燃过程中温度对松散煤体渗透率的影响机理，综合考虑温度引起的煤体吸附变形、热膨胀变形、热裂变形以及滑脱效应等因素对煤体渗透率的影响，建立了不同温度下煤体渗透率数学模型,通过控制变量法控制渗透率数学模型单一影响因素参数来研究温度变化对松散煤体渗透率的影响机理。基于物理相似原理，设计搭建了松散煤体渗流实验平台，选取山西成庄矿无烟煤为实验对象，以空气为渗流气体模拟井下环境，开展了不同温度（40～100 ℃）、不同注气压力（0.3～0.5 MPa）、不同渗透压力（0.04～0.08 kPa）条件下松散煤体中气体运移实验，通过实验与模型结果相互验证来探究温度变化对松散煤体渗透率的影响机理。结果表明：松散煤体渗透率随气体压力梯度增加呈指数型递增；同一压力梯度条件下，渗透率随温度升高逐渐减小，40～60 ℃时温度对渗透率影响较小，渗透率变化不明显，60 ℃之后渗透率开始明显降低，90、100 ℃时渗透率降低更为显著；受滑脱效应影响，注气压力的升高抑制煤体渗透率；不同渗透压下（0.04～0.08 kPa），松散煤体渗透率模型值与渗流实验值吻合度高，随着温度的升高吸附形变对松散煤体渗透率有抑制作用，热裂形变和滑脱效应对松散煤体渗透率有促进作用，热膨胀变形对松散煤体渗透率影响微弱，温度通过吸附形变、热裂形变及滑脱效应综合作用影响松散煤体渗透率。
作者简介
作者简介：张 铎（1986—），男，陕西华阴人，副教授，硕士研究生导师，博士，主要从事煤自燃机理与防治技术、灾害应急救援理论与技术、灾害仿真模拟等方面的教学与研究工作。
本文引用格式
张铎，杜阳，杨学山，等. 不同温度下注气压力及渗透压力对松散煤体渗透率的影响[J]. 煤矿安全，2024，55（10）：53−63.
ZHANG Duo, DU Yang, YANG Xueshan, et al. The influence of gas injection pressure and osmotic pressure on the permeability of loose coal body at different temperature conditions[J]. Safety in Coal Mines, 2024, 55（10）: 53−63.
