瓦斯壓力和應力對裂隙影響下的滲透率模型研究

蔣長寶，余 塘，2，段敏克，3，殷文明

（1. 重慶大學 資源與安全學院，重慶 400030；2. 貴州盤江精煤股份有限公司 火燒鋪礦，貴州 盤州 553539；3. 安徽理工大學 礦業工程學院，安徽 淮南 232001；4. 云南省煤炭產業集團有限公司，云南 昆明 650032）

0 引 言

我國煤層瓦斯含量豐富，瓦斯作為非常規天然氣資源，具有極大的開采潛力和價值［1-2］。 然而，瓦斯也是煤礦動力災害發生的主要因素之一，且其產生的溫室效應為CO2的22 倍。 因此，煤層瓦斯抽采不僅可以降低煤礦瓦斯等溫室效應氣體的排放，而且還能降低與瓦斯相關的動力災害事故的發生［3］。煤巖滲透率是研究煤層瓦斯抽采、優化鉆孔布置及提高瓦斯抽采率的關鍵指標之一［4-5］。

國內外學者對煤巖滲透率進行了大量相關的試驗、理論及數值模擬研究，提出了相關的滲透率模型，并對滲透率模型進行驗證或應用。 文獻［6］基于彈性理論最早提出了考慮瓦斯吸附應變和瓦斯壓力的滲透率模型。 基于此，文獻［7-8］建立了指數函數型的滲透率模型（S＆D 模型）。 文獻［9］從應變角度構建了煤巖體滲透率和孔隙率的立方函數式（P＆M 模型）。 文獻［10］構建了考慮瓦斯吸附變形影響的滲透率模型（C＆B 模型），且在特定條件下此模型還可轉化為S＆D 或P＆M 模型。 文獻［11-13］假設煤巖體是雙孔介質，分別對煤巖基質孔隙系統與裂隙系統建立了各自的孔（裂）隙率與（基質、裂隙）滲透率模型。 目前，比較經典的滲透率模型絕大部分以煤儲層或煤層氣開采為研究背景，且大部分都是基于上覆應力恒定、單軸應變及彈性變形的假設，從孔隙率變化（或應變變化）和應力狀態變化的2 個角度建立。……