含水煤体纵波波速变化规律试验研究———以古汉山烟煤与赵固无烟煤为例
Experimental study on longitudinal wave velocity of water-bearing coal：taking Guhanshan bituminous coal and Zhaogu anthracite as examples
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摘要: 煤层由于地下水、水力增透技术等因素导致煤体内部含水程度不同，不同含水程度对煤层力学特性和瓦斯在煤层中流动有着较大的影响，从而会造成瓦斯抽采的困难。为解决含水瓦斯抽采困难的难题，在实验室内采用古汉山烟煤与赵固无烟煤进行不同含水饱和度煤样声波测试，结合Wood理论假设的Gassmann方程与Kuster-Toksoz理论方程作规律分析研究。结果表明：无论是古汉山烟煤还是赵固无烟煤含水饱和度以60％为分界线。平行层理含水饱和度
在60％之前与Wood理论假设的Gassmann方程符合，60％之后符合Kuster-Toksoz理论方程。而垂直层理孔、裂隙较发育，含水饱和度60％之前与Wood理论假设的Gassmann方程不符合，因此，自建的修正公式计算不同含水饱和度波速，与实际波速基本吻合。而含水饱和度60％之后符合Kuster-Toksoz理论方程。为明确不同含水饱和度下煤体波速变化规律提供室内试验依据，从而也可为声波资料应用于煤层含水饱和度评估与预测提供理论基础。Abstract: Due to factors such as groundwater and hydraulic permeability improvement technology，coal seams have different water content in the coal body. Coal seams with different water content have a great influence on their mechanical properties and gas flow in the coal seam，thus causing difficulties in gas extraction.In order to solve the difficult problem of water-bearing gas extraction，this paper adopted the Guhanshan bituminous coal and Zhaogu anthracite to conduct the acoustic wave test of coal samples with different water-bearing saturation in the experiment，and analyzed and studied the law by combining the Gassmann equation assumed by Wood theory and the kuster-toksoz theoretical equation.It is found that the water saturation of both ancient hanshan bituminous coal and zhaogu anthracite is 60%. The parallel bedding water saturation before 60% conforms to Gassmann equation assumed by Wood theory，and after 60% conforms to kuster-toksoz theoretical equation. However，vertical stratification pores and fractures are relatively developed，and the water saturation before 60% is inconsistent with Gassmann equation assumed by Wood theory. Therefore，the author established a modified formula to calculate wave velocities of different water saturation，which is basically consistent with the actual wave velocities. After 60%，it conforms to the kuster-toksoz theoretical equation. It provides a theoretical basis for defining the wave velocity variation rule of coal body under different water saturation.-
Keywords:
- water-bearing coal /
- water saturation /
- gas extraction /
- coal acoustic wave /
- longitudinal wave
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