郭红玉,拜 阳,蔺海晓,李广生,苏现波

(1．河南省瓦斯地质与瓦斯治理重点实验室— —省部共建国家重点实验室培育基地,河南 焦作 454000;2．河南理工大学 能源科学与工程学院,河南焦作 454000;3．中原经济区煤层(页岩)气河南协同创新中心,河南焦作 454000)

煤体结构全程演变过程中渗透特性试验研究及意义

郭红玉1,2,3,拜 阳2,蔺海晓2,李广生2,苏现波1,2,3

(1．河南省瓦斯地质与瓦斯治理重点实验室— —省部共建国家重点实验室培育基地,河南 焦作 454000;2．河南理工大学 能源科学与工程学院,河南焦作 454000;3．中原经济区煤层(页岩)气河南协同创新中心,河南焦作 454000)

在引入地质强度指标(GSI)实现煤体结构定量表征的基础上,通过平行煤样在应力应变不同阶段的结构特征、声发射和渗透率等参数的观测和拼接,得到煤体结构全程演变过程中渗透特性变化趋势。结果表明:煤体结构(GSI)改善阶段,煤样由压密向弹性变形过渡,声发射强度由弱变强,孔裂隙逐渐闭合导致渗透率降低;煤体结构(GSI)脆性破坏阶段,煤样发生屈服和破裂,声发射强度逐渐增强,随着裂缝充分扩展,渗透率增加滞后并达到最大值;煤体结构(GSI)塑性降低阶段,先期形成裂隙的凹凸部分被剪切和磨蚀,连通性变差,煤样逐渐粉末化,声发射计数明显增加但强度较小,随着应变增加,应力曲线缓慢上翘,达到重新压实效果,渗透率急剧下降。

煤体结构;渗透率;地质强度指标(GSI);声发射;煤层气

煤层气开采具有煤矿减灾、获取清洁能源和节能减排三重意义,但我国煤层气产业历经近30 a的发展,目前仅在沁水盆地、河东煤田和阜新盆地等局部实现了商业化运作,2012年煤层气产量只有25．7亿m3,而美国达到508亿m3,差距甚大。……