二氧化碳/氮气驱替煤层瓦斯过程的数学模型

作     者：王公达 REN Tingxiang 齐庆新 张健 张浪 

作者机构：煤炭科学技术研究院有限公司安全分院北京100083 卧龙岗大学土木采矿环境工程学院 中国矿业大学资源与安全工程学院北京100083 

出 版 物：《岩石力学与工程学报》 (Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering)

年 卷 期：2016年第35卷第A02期

页      面：3930-3936页

核心收录：

学科分类：081901[工学-采矿工程] 0819[工学-矿业工程] 08[工学] 

基　　金：Australia Coal Industry's Research Program(C24019) 北京市自然科学基金项目(2164057) 国家自然科学基金资助项目(51604153)~~ 

主　　题：采矿工程 瓦斯 二氧化碳 氮气 驱替 数学模型 

摘      要：为了深入掌握二氧化碳/氮气驱替煤层瓦斯的本质物理过程,分析驱替过程中不同气体的流动机制及相应控制因素,以Langmuir模型、Langmuir吸附膨胀模型、P&M渗透率模型和可变Klinkenberg系数模型为基础,建立混合气体在煤中的吸附方程和吸附膨胀方程,以及驱替过程的煤体绝对渗透率和视渗透率方程,并最终通过气体质量守恒定律推导二氧化碳/氮气驱替煤层瓦斯的耦合数学模型。该模型全面考虑混合气体的吸附解吸、扩散、Darcy流和由Klinkenberg效应产生的附加流量,可用于计算驱替过程中不同气体的含量、压力变化,注入和产出气体量,产出气体组分等,为二氧化碳/氮气驱替煤层瓦斯的工程设计提供了理论基础。