煤岩体吸附、解吸瓦斯过程中的动态变形特性及其在突出防治中的应用

煤与瓦斯的相互作用机理以及煤层瓦斯运移规律是瓦斯灾害防治研究领域的重大科学问题。本项目针对煤体吸附、解吸瓦斯过程中发生变形的特殊力学行为展开研究，紧密结合工程实际，深入分析煤体吸附、解吸瓦斯变形机制和演化特征及其在突出防治中的应用。项目以煤体瓦斯吸附、解吸实验和渗透性实验研究为基础，采用实验结果分析和数学力学理论分析相结合的方法开展相关研究工作，研究内容包括：1）吸附、解吸变形实验装置的研制，吸附、解吸变形影响因素的定量研究，吸附、解吸变形的动态演化机制以及在突出发展中的作用；2）吸附、解吸变形影响因素的定量研究，以及基于煤体吸附膨胀变形值的突出危险性辅助预测方法；3）考虑吸附、解吸变形影响的煤层瓦斯运移模型及其在瓦斯抽放范围考察中的应用。研究成果对深入了解突出发展过程，建立突出危险性辅助预测方法，完善瓦斯运移模型具有重要作用，并为有效控制瓦斯灾害和开发相应的防治技术奠定理论和技术基础。

煤岩体吸附、解吸瓦斯过程中的动态变形特性是瓦斯灾害防治研究中的基础性问题，对于深入理解煤与瓦斯突出机理以及瓦斯运移规律具有重要作用。本项目以理论分析、实验室试验、数值模拟、现场试验为研究手段，采用试验结果分析和数学力学理论分析相结合的方法开展各项研究工作。完成的工作有：1）研发了煤体吸附解吸瓦斯变形测试系统及配套试验测试、分析技术；2）探究了煤体吸附-解吸瓦斯过程中的动态变形演化机制及其在突出发展中的作用；3）定量分析了气体压力、吸附介质、煤质、含水率以及温度等影响煤体吸附、解吸变形的因素；4）初步建立了基于吸附、解吸变形特性的突出危险性辅助预测方法；5）揭示了不同静载应力作用下含瓦斯煤的渗透性演化规律；6）提出考虑吸附、解吸变形效应的煤体瓦斯运移模型，并应用于现场。项目研制的试验装置不仅为研究煤体瓦斯吸附-解吸变形提供了可靠的实验手段，也对油气田开采、页岩气开采、核废料处理等领域的具有广泛的应用价值；项目揭示的煤岩体吸附、解吸瓦斯过程中的变形规律为突出危险性预测提供了新的技术手段；建立瓦斯运移模型及软件成为煤层瓦斯抽采设计的有利支撑。