Resumen

Intentar revelar el mecanismo de la filtración de gas en el carbón es importante tanto para la seguridad de la minería como para la explotación del metano. Se han construido y estudiado una serie de modelos numéricos de MEF para explorar el mecanismo de filtración a mesoescala en las fracturas del carbón. El modelo de MEF a mesoescala propuesto es un cubo con fracturas micrométricas a lo largo de tres direcciones ortogonales. Se obtuvo la distribución de la velocidad y la presión bajo el acoplamiento fluido-sólido y, además, se calculó el flujo de filtración y una permeabilidad equivalente de todo el modelo. Se investigaron las influencias de la anchura de la fractura, la velocidad de salida y el nivel de tensión in situ en la infiltración. Los resultados numéricos muestran que la infiltración Darcy no lineal se produce durante la zona de baja velocidad. La permeabilidad aumenta linealmente con el incremento de la anchura de la fractura y la velocidad de salida. Un cierto cambio del coeficiente lateral de la tensión in situ también afecta a la infiltración. La permeabilidad aumenta bruscamente una vez que se desvía del estado de tensión esférica isotrópica, pero deja de cambiar de forma evidente después de que el coeficiente lateral haya aumentado o disminuido más de un 20%. Se ha revelado de forma preliminar el mecanismo de filtración a mesoescala en las fracturas de carbón considerando el efecto de acoplamiento fluido-sólido, y se han demostrado los factores clave que influyen en la filtración de fluidos en las fracturas de carbón. Los métodos y resultados propuestos serán útiles para seguir estudiando el comportamiento de la infiltración en el carbón con estructuras más complejas.

• Materias:Dióxido de carbono Perforación de pozos de minas Yacimientos minerales Minería Minas y minería Geofluidos
• Subjects:Carbon dioxide Shaft sinking Mineral deposits Mining Mines and mining Geofluids
• Palabras claves:fractura de carbón, coeficiente lateral, velocidad de salida, mecanismo de gas, estudio de la infiltración, zona de baja velocidad, distribución de la velocidad, infiltración Darcy no lineal, efectos de acoplamiento de los sólidos, mecanismo de infiltración
• Keywords:coal fracture, lateral coefficient, outlet velocity, mechanism of gas, study of seepage, low velocity zone, distribution of velocity, nonlinear darcy seepage, solid coupling effects, mechanism of seepage