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我国是一个煤层气资源十分丰富的国家,通过研究煤储层渗透特性及煤层气运移富集规律对提高煤层气产量具有重要的意义,但因大部分煤层(尤其是我国南方的煤层)质地疏松、层理和节理十分发育等原因,很难制成满足实验要求的试件,因此,选用型煤代替原煤完成相应的实验研究就显得尤为重要,而研究表明型煤与原煤在力学及渗流特性方面存在一定差异性,如果能够改善型煤的力学及渗流特性使之接近原煤,对于煤岩的实验室研究有很大的基础指导意义。 本文以取自重庆松藻煤矿K2煤层的煤样作为研究对象,通过参考国内外大量资料以及预先实验,选用了乳白胶、黄泥、水泥三种物质作为型煤粘结剂,利用自行研制的含瓦斯煤热流固耦合三轴伺服实验装置,研究不同粘结剂条件下含瓦斯型煤的力学及渗透特性,并与原煤对比,得到如下主要结论: 1)实验研究了乳白胶粘结剂下的不同粘结剂含量、不同烘干温度、不同水胶比和不同成型压力对型煤力学及渗透特性的影响,结果表明:粘结剂含量和烘干温度的增加,型煤轴向和径向变形减小,强度和弹性模量增加,泊松比降低,渗透率增加,经拟合发现初始渗透率和最小渗透率均与粘结剂含量呈二次函数关系;水胶比的增加,型煤的强度降低,渗透率增加;成型压力增加,型煤轴向和径向变形增加,强度和弹性模量降低,泊松比增加,渗透率先减小后增加; 2)实验研究了黄泥粘结剂下的不同粘结剂含量、不同烘干温度对型煤力学及渗透特性的影响,结果表明:粘结剂含量的增加,型煤的强度先增加后减小,轴向变形和径向变形减小,渗透率减小;烘干温度的增加,轴向变形和径向变形减小,强度和弹性模量增加,泊松比减小,渗透率增加; 3)实验研究了水泥粘结剂下的不同粘结剂含量、不同养护时间对型煤力学及渗透特性的影响,结果表明:粘结剂含量的增加,型煤轴向变形和径向变形减小,强度和弹性模量增加,泊松比减小,渗透率减小,经拟合发现初始渗透率和最小渗透率均随粘结剂含量的增加呈负指数函数关系;养护时间的增加,型煤轴向、径向变形变化不大,强度先增后减,渗透率减小; 4)利用基于欧式距离的相似性度量方法对型煤的力学及渗透性特征值与原煤对比评价,可得:乳白胶粘结剂下,乳白胶含量3％,未烘干,水胶比1:1,成型压力100MPa,欧氏距离最小为:5.14,该条件下型煤与原煤力学及渗流特性接近;黄泥粘结剂下,黄泥含量5%,烘干50℃,水胶比1:1,成型压力100MPa,型煤与原煤特征向量的欧氏距离最小为:4.00,该条件下型煤与原煤力学及渗流特性接近;水泥粘结剂下,水泥含量20%,烘干80℃,养护时间28d,成型压力100MPa,欧氏距离最小为:1.85,该条件下型煤与原煤力学及渗流特性接近;综合比较乳白胶、黄泥和水泥三种粘结剂下的最小欧式距离值,发现,水泥:1.85<黄泥:4.00<乳白胶:5.14,由此可知,三种粘结剂下,其中水泥粘结剂对于改善型煤力学及渗透特性效果相对较好。