沿層鉆孔周圍瓦斯(真實氣體)滲流壓力方程及三維數值分析(一)
沿層鉆孔周圍瓦斯(真實氣體)滲流壓力方程及三維數值分析
肖遠見
(重慶工程職業技術學院，重慶400037)
摘 要：將煤層中的瓦斯視為真實氣體，以達西定律為基礎建立滲流方程，并給出此方程的三維分
析方法；根據數值分析結果，為沿層鉆孔預抽放瓦斯提供依據。
關鍵詞：瓦斯滲流；瓦斯壓力；沿層鉆孔；抽放
中圖分類號：TD712+．6 文獻標識碼：A 文章編號：1008-4495(2004)03-0041-03
煤體本身是一種多孔介質，且埋藏久遠，經過多
次地質構造作用而產生許多次生裂隙，因而煤層是
一種由宏觀裂隙和微觀孔隙及超微觀孑L隙組成的不
均勻雙重多孑L介質。煤層中的瓦斯以游離狀態和吸
附狀態存在于裂隙和孔隙中，吸附瓦斯以吸附狀態
吸附于煤分子表面。在煤層未被揭露時瓦斯的吸附
與解吸處于動態平衡，煤層被揭露之后，瓦斯開始流
動，并伴隨有吸附瓦斯的解吸過程，所以煤層中瓦斯
流動是一個十分復雜的滲流過程。
煤層中的含水量一般較少，不足以達到能產生
壓差而使其流動，可以認為煤層中瓦斯是單一流體
的非重液滲流現象，可用滲流力學的理論進行研究。
1瓦斯滲流的基本理論
目前研究煤層中瓦斯滲流的理論主要以達西阻
力定律為基礎。達西定律表明均質流體在多孑L介質
中的滲流速度與壓力梯度成正比，而與流體的粘性
成反比，即
式中A為多孑L介質滲透率；／A為流體粘度；2／為滲流速
度；如／ds為壓力沿滲流線方向的梯度。
1．1關于瓦斯滲流的基本假設
煤層中瓦斯滲流受多方因數的影響，要建立其
滲流模型必須對一些因數作簡化處理。建立真實氣
體瓦斯滲流方程需作如下假設：
1)煤層頂底板透氣性系數比煤層透氣性系數小
得多，可看作不透氣層。
2)把煤層中的透氣性系數和孔隙率視為各向同
性均勻，且不受瓦斯壓力變化的影響。
3)煤層透氣性系數一般較低，瓦斯壓力變化緩
慢，可以認為煤層吸附瓦斯解吸與時間無關，吸附瓦
斯含量按朗格繆爾(Langmuer)方程計算，即
作者簡介：肖遠見(1966—)，男，高級講師，畢業于重慶大學
采礦系，主要從事教學工作。
