煤体吸附变形对3种气体渗透率演化的影响
Influence of coal adsorption deformation on permeability evolution of three kinds of gas
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摘要: 为了深入认识气体吸附对煤体渗透率的控制机制，以渗流试验为基础，采用三轴渗流仪器研究了氦气、氮气和二氧化碳3种气体在不同气压和不同有效应力条件下煤体渗透率的变化规律。研究结果表明：在相同条件下，3种气体的渗透率呈现氦气>氮气>二氧化碳，其中二氧化碳气体的渗透率受吸附变形影响最为显著；在外界应力恒定的条件下，气体吸附和有效应力对煤体渗透率变化呈现竞争态势，低气压阶段气体吸附强于有效应力，而高气压阶段则相反，煤体渗透率呈现先下降后上升的趋势；气压恒定时，随着有效应力的增大，3种气体的渗透率呈现下降趋势；受吸附变形的影响，相同有效应力下，氮气和二氧化碳的渗透率损害率均大于氦气；同时，压力为2 MPa时渗透率较压力为1 MPa时渗透率下降程度最高可达30.98%，平均压缩系数下降约为15%。Abstract: In order to deeply understand the control mechanism of gas adsorption on coal permeability, based on the seepage experiment, the variation of coal permeability of helium, nitrogen and carbon dioxide under different pressures and effective stress was studied by using triaxial percolation apparatus. The conclusions are follows: under the same conditions, the permeability of the three gases is helium>nitrogen>carbon dioxide, and the permeability of carbon dioxide is most significantly affected by adsorption deformation. The relationship between gas adsorption and effective stress is competitive on coal permeability under the constant external stress. The gas adsorption is stronger than the effective stress in low pressure stage, but on the contrary in high pressure stage, the coal permeability firstly decreases and then increases. When the pressure is constant, the permeability of three kinds of gas decreases with the increase of effective stress. Under the same effective stress, the permeability damage rates of nitrogen and carbon dioxide are higher than that of helium. At the same time, the decline of permeability at 2 MPa can reach up to 30.98% than that at 1 MPa, and the average compressibility is about 15%.
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Keywords:
- gas adsorption /
- permeability /
- effective stress /
- coal seam /
- adsorption deformation of coal
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